Brevet FR2096824A1 — publié le 19720303

La présente invention concerne un coupleur équiphase permettant d'obtenir sur une extrémité unique un signal de sortie à partir de deux signaux d'entrée en phase et réciproquement pouvant servir de diviseur de puissance permettant de partager le signal entrant sur l'extrémité unique en un certain nombre de signaux de sortie de phase et d'amplitude identiques. I1 est connu due coupler des signaux en provenance de deux entrées par le moyen de jonctions pouvant être selon les frequences utilisées des Té en forme de tronçons de ligne de guide ou de microbande. En inversant la'entrée et les sorties le coupleur peut être utilisé en tant que diviseur de puissance. I1 est possible d'associer les deux dispositifs, coup leur et diviseur de puissance dans le cas où l'on veut mettre en parallèle des amplificateurs à transistor fonctionnant aux hyperfrgquences. Cette disposition permet de ne pas être limité par les possibilités d'aamplification de chaque transistor.Après une division de puissance suivie de l'amplification séparée, un dispositif identique au diviseur mais monté à l'envers en tant que coup leur permet de recombiner les puissances amplifiées par chacun des transistors dans le but d'augmentèr la puissance totale. Aux hyperfréquences et dans la gamme de 2 GHZ, on utilise principalement des techniques microbandes. Une hande métallique conductrice d'une certaine largeur est disposée sur une plaque diélectrique qui recouvre une feuille metallique faisant office de masse. La plaque diélectrique étant d'épaisseur constante, l'impédance caractéristique varie selon la largeur de la bande métallique.Ainsi, plus la bande est large et plus est petite l'impédance caractéristique. I1 est connu de réaliser des transformateurs quart d'onde couplant des lignes d'impédances caractéristiques, différentes. Ces transformateurs quart d'onde pere1tent d'adapter des bandes séparées en dérivation à une bande unique. Dans le but d'éviter que la puissance injectée sur un bras en dérivation n'interfère avec un autre bras en dérivation, on évite le couplage d'un bras sur l'autre en disposant une résistance appropriée entre les deux bras. Mais cette résistance a pour inconvénient de créer une capacité parasite du fait de sa proximité avec la masse de la microbande. Cette capacité parasite détériore le rapport de la puissance d'entrée sur l'un des bras du coupleur à la puissance de sortie sur l'autre bras du coupleur. Le dispositif suivant l'invention permet de remédier à cet inconvénient. Dans celui-ci en effet, il est possible de diminuer la capacité parasite due à la résistance entre deux bras de couplage et d'augmenter de cette façon la bande de fréquences d'utilisation du coupleur. L'invention a pour objet un coup leur équiphase aux hyperfréquences comportant sur une plaquette diélectrique dont la face inférieure porte une métallisation de masse, deux bras microbande en dérivation d'impédance caractéristique dite normale prolon gés par des tronçons microbande quart d'onde d'impédance caractéristique dite intermédiaire et se rejoignant en un bras unique d'impédance caractéristique dite normale et comportant une résistance de découplage joignant les deux bras en dérivation au niveau de la séparation entre les tronçons de ladite impédance caractéristique intermédiaire et les bras en dérivation de ladite impédance caractéristique normale caractérisé par le fait qu'une ligne microbande disposée sur ladite plaquette comporte une première extrémité située entre les deux dits bras en dérivation et une deuxième extrémité en circuit ouvert située sous ladite résistance de découplage entre cette résistance et ladite métallisation de masse, sans contact avec cette résistance, cette ligne microbande étant propre à ramener au niveau de ladite résistance une impédance capacitive permettant de réduire la capacité parasite de cette résistance. Un exemple de mise en oeuvre de la résente invention donné à titre purement illustratif va être décrit mon référence à la figure unique qui représente schématiquement un coupleur équiphase. Sur une plaquette de rexolite 1, ou analogue, sont fixées des prises coaxiales 2, 3, 4. Elles peuvent servir indifféremment d'entrée ou de sortie. Si les signaux d'entrée en phase sont reçus sur les prises 3 et 4, le dispositif fonctionne en tant que coupleur équiphase. Si le signal d'entrée est injecté sur la prise coaxiale 2, le dispositif fonctionne en tant que diviseur de puissance. Sur chacune des prises de sortie 3 et 4, il apparait alors la moitié de la puissance incidente. La face invisible de la plaquette 1 est entièrement recouverte d'une feuille métallique puvant être en cuivre et servant de masse reliée aux masses des prises coaxiales 2, 3, 4.La face supérieure de la plaquette 1 supporte des bandes de cuivre de largeur variable dont l'impédance normalisée correspond à des bandes d'impédance caractéristique de 5f)Ç2 5, 6, 7 reliées aux ames des prises coaxiales 2, 3, 4. L'adaptation des impédances entre les bandes 5 et les deux bandes 6 et 7 en dérivation est obtenue par deux bandes 8 et 9 en forme de U de longueur égale au quart de la longueur d'onde du signal utilisé et de largeur plus petite que celle des bandes normalisées 5, 6, 7. Chacun des bras 6 et 7 doit ramener sur le bras 5 une impédance de 100Q pour que l'impédance équivalente soit égale à 50Q .En effet, deux impédances de 100Q en parallèle sont égale à une impédance de 5Un Mais, pour obterir une impédance de 100Q sur le bras 5 à partir de l'impédance de 50Q du bras 7 par exemple, il faut une transformation d'impédance réalisée grâce à la bande de longueur quart d'onde telle que 9 dont l'impédance caractéristique est égale à la racine carre du produit des impédances d'entrée et de sortie soit 50s'2 = 7U,7 Afin d'viter le couplage des bras 6 et 7 entre-eux une résistance de découplage 10 de 100Q est disposée entre les bras 6 et 7 aux emplacements il et 12 où les bras 6 et 7 sont connectés aux bras 8 et 9. Cette résistance de découplage équilibre la puissance entrant par la prise 3 et le bras 7 pour pénétrer dans le bras 6 avec la puissance empruntant les bras 3 et 9 de longueur totale égale à la demi-longueur d'onde d'utilisation et produisant un signal en opposition de phase. Sous la résistance de découplage 10 est disposée sur la plaquette 1 une extrémité d'une ligne en microbande 13. Cette extrémité en circuit ouvert se présente sous la forme d'une plaque 14 rectangulaire perpendiculaire à la résistance 10. La plaque 14 n'est pas en contact électrique avec la résistance 10. L'impédance caractéristique de la ligne 13 est de quelques centaines d'ohms.Sa longueur est comprise entre un quart et une demi longueur d'onde d'utilisation et son extrémité 15 est court-circuitée, c'est-à-dire qu'elle est reliée à la feuille métallique servant de masse située sur la face invisible. Afin de diminuer l'encombrement, la ligne 13 est repliée sur elle-même de façon à présenter une forme en S. Etant donné la longueur de la ligne 13 et étant donné que son extrémité est terminée par un court-circuit l'impédance ramenée s'insère en série avec la capacité parasite due à-la présence de la résistance de découplage 10. La capacité ramenée a pour effet de diminuer la capacité totale. La diminution de la capacité parasite permet d'obtenir un découplage maximal des signaux d'un bras sur le bras en dérivation, ce découplage pouvant être réalisé dans une bande de 500 NHZ pour un signal de 2 GHZ. Bien que le dispositif qui vient d'être décrit paraisse le plus avantageux, on comprendra que diverses modifications peuvent lui être apportées sans sortir du cadre de l'invention. certains des éléments du dispositif pouvant être remplacés par d'autres susceptibles d'y assurer la même fonction technique. En particulier la ligne 13 peut avoir une longueur inférieure au quart de la longueur d'onde et présenter une extrémité 15 en circuit ouvert. Le dispositif objet de l'invention peut être utilisé dans tous les cas où le couplage ou la division de puissance de signaux doit être assuré sans qu'il y ait de couplage entre les deux bras en dérivation empruntés par les signaux. Les applications particulièrement intéressantes peuvent être l'amplification de la puissance délivrée par des paires de transistors disposées en parallèle. REVENDICATIONS 1/- Coupleur équiphase aux hyperfréquences comportant sur une plaquette diélectrique dont la face inférieure porte une métallisation de masse, deux bras microbande en dérivation d'impédance caractéristique dite normale prolongés par des tronçons microbande quart d'onde d'impédance caractéristique dite intermédiaire et se rejoignant en un bras unique d'impédance caractéristique dite normale et comportant une résistance de découplage joignant les deux bras en dérivation au niveau de la séparation entre les tronçons de ladite impédance caractéristique intermédiaire et les bras en dérivation de ladite impédance caractéristique normale caractérisé par le fait qu'une ligne microbande disposée sur ladite plaquette comporte une première extrémité située entre les deux dits bras en dérivation et une deuxième extrémité en circuit ouvert située sous ladite résistance de découplage, entre cette résistance et ladite métallisation de masse, sans contact avec cette résistance, cette microbande étant propre à ramener au niveau de ladite résistance une impédance capacitive permettant de réduire la capacité parasite de cette résistance. 2/- Coupleur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la longueur de ladite ligne microbande est comprise entre un quart et une demi longueur d'onde d'utilisation, ladite première extrémité de ladite ligne étant alors court-circuitée. 3/- Coupleur selon la revendication 1. caractérisé par le fait que ladite deuxième extrémité de ladite ligne est terminée par une plaque dont la largeur est plus grande que ladite ligne. 4/- Coupleur selon la revendication 3 caractérisé par le fait que ladite ligne microbande est terminée du côté de la première extrémité par une- structure an S.