Brevet FR2058225A1 — publié le 19710528

On connaît déjà des montages de mélange avec élévation de fréquence d'un signal modulé à fréquence intermédiaire dans un étage mélangeur couplé avec un oscillateur de mélange local, dans lesquels le signal de sortie haute-fréquence filtré est amplifié dans un autre étage. 5 Sur la figure 1 est représenté un montage de ce genre qui peut être utilisé, par exemple, dans les lignes hertziennes. Dans une station relais d'une telle ligne hertzienne, le signal à hyperfréquence est mélangé avec abaissement de fréquence à une basse fréquence intermédiaire ZF, par exemple de 70 MHz, à laquelle le traitement ultérieur (dérivation etc.) 10 est effectué. Cette fréquence intermédiaire ZF est ensuite à nouveau mélangée avec élévation de fréquence à la fréquence de micro-onde HF avant d'être émise après une amplification appropriée. La figure 1 représente cette disposition schématiquement et montre que la fréquence intermédiaire ZF est transmise à l'étage mélangeur M, par l'intermédiaire d'un amplifi-15 cateur VI et d'un filtre Fl. Cet étage mélangeur 11 reçoit en même temps la fréquence générée dans un oscillateur 0 et le signal désiré ainsi engendré est filtré au moyen d'un a,utre filtre F2 et transmis à un amplificateur aval V2. Le but de l'invention est de simplifier ce montage connu en 20 utilisant un composant semi-conducteur, de telle manière que le nombre d'éléments du montage soit réduit au minimum. À cet effet, suivant l'invention, en partant du montage connu de mélange avec élévation de fréquence décrit ci-déssus, l'amplificateur de fréquence intermédiaire, l'oscillateur de mélange, le mélangeur et l'ampli-25 ficateur hyperfréquence sont constitués par un unique composant semiconducteur à effet Gunn, auquel la fréquence intermédiaire ZF est appliquée par l'intermédiaire d'un filtre passe-bas, et dont l'oscillation d'onde progressive de Gunn forme la' fréquence de micro-onde de sortie AF, moyennant quoi un multiple entier de la fréquence intermédiaire ZF appliquée se 30 trouve dans la zone de synchronisation par entraînement de l'oscillateur de Gunn, dont la conductance différentielle négative résultant du passage par les domaines de champ intense caractéristiques pour l'effet de Gunn assure l'amplification du signal à fréquence intermédiaire ZF appliqué au composant semi-conducteur, et dont les propriétés non linéaires nécessai-35 rement présentes lors du fonctionnement de l'oscillateur assurent le mélange avec élévation de fréquence du signal à fréquence intermédiaire amplifié. 70 29597 2 2058225 L'invention, fait ainsi usage de la possibilité résidant en ce qu'un oscillateur de Gunn auto-oscillant peut être modulé en fréquence ou en phase par un signal approprié lui-même modulé en phase ou en fréquence au moyen d'une synchronisation par injection. Il suffit à 5 cet effet d'un niveau de puissance relativement peu élevé du signal d'injection (par exemple 30 dB) par rapport à la puissance de l'oscillateur, si la fréquence d'injection se trouve directement dans la zone d'entraînement de fréquence de l'oscillateur à synchroniser. Dans cette zone d'entraînement de fréquence, l'oscillateur synchronisé suit la fréquence d'in-10 jection IF. On dispose ainsi d'un amplificateur, qui ne peut pas traiter de signaux modulés en amplitude, mais seulement des signaux modulés en fréquence et en phase. Dans l'exemple considéré ici, le signal d'injection •forme un harmonique inférieur de 1'oscillateur à synchroniser, ce qui, lorsqu'on utilise des oscillateurs classiques, exige une augmentation de 15 la puissance d'injection à appliquer, augmentation dont l'importance dépend du rang de 1'harmonique inférieur dont il s'agit. Comme déjà décrit dans la publication IEEE Trans. ED-14, 1967, pages 517 et suivantes, dans un article de H.W. Thim, un oscillateur de Gunn présente une conductance de domaine différentielle négative supplé-20 mentaire. Cette particularité est utilisée suivant 1'invention, pour l'amplification du signal d'injection, moyennant quoi l'on obtient un gain de puissance de l'ordre de 10 à 20 dB. Ce gain est largement indépendant de la fréquence, tant que celle-ci est inférieure à la fréquence d'onde progressive de l'élément de Gunn. Or ce gain compense dans une mesure 25 considérable, à la fréquence intermédiaire, le faible rendement d'une synchronisation effectuée avec un harmonique inférieur, ce qui rend possible un processus de synchronisation du montage d'un rendement relativement bon avec un nombre minimal de composants. Le montage suivant l'invention est représenté schématiquement 30 sur la figure 2. La fréquence intermédiaire ZF incidente, modulée en fréquence ou en phase, est transmise, par l'intermédiaire d'un filtre passe-bas TP, à l'oscillateur de Gunn G. A la sortie de cet oscillateur de Gunn G, est uniquement branché un filtre passe-haut HP accordé sur la fréquence de sortie de micro-onde HF désirée, filtre par l'intermédiaire 35 duquel le signal de sortie est découplé et émis ou traité ultérieurement d'une autre manière connue. Suivant une autre caractéristique particulièrement avantageuse du montage suivant l'invention, le côté entrée est accordé de telle manière qu'on obtienne un mélange avec élévation de fréquence à rendement 70 29597 3 2058225 maximal. Ce rendement maximal peut être contrôlé par l'apparition de la zone de synchronisation par entraînement maximale, de sorte que cet accord optimal peut être obtenu par une simple opération de mesure. Sur la figure 3 est représentée la construction mécanique 5 d'un montage réalisé suivant l'invention. L'élément de Gunn 1 est disposé, d'une manière connue en soi, à l'intérieur d'un guide d'onde 6. On a représenté en 2 un câble coaxial d'entrée qui sert à appliquer la fréquence intermédiaire ZF et qui, en même.temps, transmet la tension de polarisation nécessaire à l'élément de Gunn 1. Le conducteur intérieur du câble 10 coaxial précité présente une surépaisseur 3 de dimension appropriée qui sert d'élément d'adaptation. On voit en 4 un filtre à cavité dont les dimensions sont telles qu'il bloque les micro-ondes. Pour effectuer l'accord du guide d'onde de sortie 6 à la fréquence de micro-onde HF, on se sert d'un poussoir de court-circuitage 5. On a indiqué en 7 des vis qui sont 15 disposées sur le côté sortie du guide d'onde 6 et qui servent à adapter l'ensemble du dispositif. 70 29597 4 2058225 REVENDICATIONS 1 - Montage de mélange avec élévation de fréquence d'un signal modulé à fréquence intermédiaire dans un étage mélangeur couplé avec un oscillateur de mélange local, dans lequel le signal de sortie 5 haute-fréquence filtré est amplifié dans un autre étage, caractérisé par le fait que l'amplificateur de fréquence intermédiaire, 1 Oscillateur de mélange, le mélangeur et l'amplificateur hyperfréquence sont constitués par un unique composant semi-conducteur à effet Gunn, auquel la fréquence intermédiaire ZF est appliquée par 1'intermédiaire d'un, filtre passe-bas 10 et dont l'oscillation d'onde progressive de Gunn forme la fréquence de micro-onde de sortie,moyennant quoi un multiple entier de la fréquence intermédiaire appliquée se trouve dans la zone de synchronisation p ar entraînement de l'oscillateur de Gunn, dont la conductance différentielle négative résultant du passage par les domaines de champ intense caracté-15 ristiques de l'effet de Gunn assure l'amplification du signal à fréquence intermédiaire appliqué au composant semi-conducteur, et dont les propriétés non linéaires nécessairement présentes lors du fonctionnement de l'oscillateur assurent le mélange avec élévation de fréquence du signal à fréquence intermédiaire amplifié. 20 2 - Procédé de synchronisation optimale du montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'accord côté entrée s'effectue de telle manière qu'on obtienne une zone d'entraînement de fréquence maximale lors de la synchronisation.