Brevet FR2060129A1 — publié le 19710611

La présente invention concerne les appareils pouvant être utilisés comme amplificateurs ou oscillateurs haute fréquence et, plus particulièrement, un appareil dans lequel la production ou l'amplification efficace des signaux haute fréquence désirés 5 peut être obtenue sans produire de signaux parasites, grâce à l'utilisation de dispositifs semi-conducteurs actifs susceptibles de présenter des caractéristiques de résistance négative. L'un des problèmes présentés par les ose illateurs et amplificateurs à diodes et à bande large connus et destinés aux hyper-10 fréquences consiste en ce qu'ils s'avèrent difficiles à réaliser lorsqu'on désire obtenir un signal de sortie stable présentant une fréquence et une amplitude sensiblement constantes. Ce problème devient capital pour les oscillateurs et amplificateurs à hyperfréquences qui utilisent, par exemple, des diodes tunnels, 15 "les diodes à avalanche, ou des diodes à effet Gunn comme éléments actifs. Oes diodes ainsi que d'autres dispositifs à résistance négative présentent généralement ces caractéristiques de résis-. tance négative pour de larges bandes de fréquences. En fait, on sait que les caractéristiques de résistance négative sont commu-20 nés pour des diodes à hyperfréquences disponibles dans le commerce et pour des gammes de fréquences aussi importantes que deux octaves. Bien que les mécanismes produisant un tel fonctionnement parasite ne soient pas parfaitement compris, il apparaît que certains des effets de résistance négative en basses fréquences n'ap-25 paraissent que lorsque la diode fonctionne dans un champ d'hyper-fréquences. Dans certains cas (par exemple, lorsqu'on utilise une diode à avalanche), il s'avère qu'il existe également certains effets paramétriques qui prolongent la production des signaux indésirables jusqu'à des fréquences extrêmement basses. 30 Un autre problème associé à l'utilisation de certaines ca vités résonantes dans des oscillateurs et amplificateurs de ee type, consiste en ce que des modes d'oscillation présentant des relations de fréquences harmoniques peuvent être excités du fait que de telles cavités résonantes présentent un facteur de surten-35 sion Q relativement élevé pour des bandes de fréquences élargies. Du fait que n'importe quel mode non désiré nécessite une certaine puissance pour être entretenu, il absorbe de l'énergie qui, en l'absence du mode, serait utilisée pour établir l'excitation du mode présentant la fréquence désirée. De plus, les signaux non 40 désirés apparaissent pour des niveaux divers et variant avec le 70 31283 2 2060129 temps dans le signal de sortie du dispositif. D'une façon similaire, la répartition spatiale des modes à harmoniques dans la cavité peuvent faire perdre de 1' énergie d'une façon non souhaitable et modifier le signal de sortie désiré* Non seulement la présence 5 . de ces, signaux non désirés dans le signal de sortie constitue un problème difficile en lui-même, mais des interactions non souhaitables peuvent souvent exister entre le signal désiré et les signaux parasites en même temps qu'entre les signaux non désirés. L'utilisation des oscillateurs et amplificateurs à résis-10 tance négative connus a été généralement limitée du fait de la faiblesse relative de leur niveau d'énergié de sortie. Le niveau du signal de sortie est déterminé par la nature interne de la diode semi-conductrice et on s'est rendu compte qu'on ne pouvait dépasser certains niveaux de tension et de température sans endom-15 mager la diode d'une façon catastrophique. Les essais effectués . pour faire fonctionner en parallèle des oscillateurs et amplificateurs à diodes, de façon à obtenir une énergie jfcis importante, ont rencontré des obstacles sérieux. Chaque diode élémentaire fournit séparément sa propre version des inconvénients indiqués 20 ci-avant. Chacune présente sa caractéristique de résonance individuelle. Lorsqu'elle est couplée dans un circuit à cavités pour hyperfréquences, il apparaît une multiplicité de circuits résonants individuels. Le réseau multirésortant qui en résulte ajoute à l'instabilité du signal de sortie et a la multiplicité des fré-25 quences produites. Il est souvent souhaitable de pouvoir accorder un dispositif à diodés pour hyperfréquences sur au moins une bande de fréquences modérée ou relativement limitée, mais un accord précis des oscillateurs - de ce type tend à rassembler des difficultés déjà énormes. • 30 L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et d'apporter une solution à ces problèmes. Elle est matérialisée dans un appareil destiné à-être utilisé comme amplificateur ou oscillateur h.aute fréquence, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif semi-conducteur,, des élé-35 ments. de circuit résonxant qui sont couplés au dispositif•semiconducteur et qui comprennent un circuit de polarisation connecté aux bornes du dispositif semi-conducteur de façon à le polariser en le faisant passer à. un état de résistance négative, et des , organes de couplage haute, fréquence fonctionnant de façon à trans-40 férer de l'énergie haute fréquence entre les éléments du circuit 70 31283 ^ 206012:9 résonnant et un dispositif d'utilisation, le circuit de polarisation comprenant des premier et second tronçons de ligne quart d'onde. Par conséquent, l'invention permet de réaliser un circuit 5 actif à diodes semi-conductrices présentant une résistance négative, qui fonctionne de façon efficace comme oscillateur ou amplificateur d'énergie en jbyperfréquence. L'appareil selon l'invention peut se présenter sous la forme d'une cavité résonnante creuse du type à ligne co.axiale, dans lequel est couplée une dio-10 de auto-résonnante polarisée par un circuit de polarisation externe de façon qu'elle présente sa caractéristique de résistance négative. La; diode peut être placée entre une paroi de la cavité résonnante et l'une des parties ou l'un des tronçons d'une ligne quart d'onde..Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, 15 1© conducteur intérieur est prolongé jusqu'à une seconde paroi de la cavité, ce prolongement servant de tronçon de ligne de polarisation quart d'onde en court-circuit et présentant une impédancà relativement élevée. On peut monter une résistance en série avec la diode de façon à éliminer toutes les oscillations parasites, 20 qu'elles soient d'oxigine paramétrique ou autres. Un signal de sortie haute fréquence utile est obtenu par l'intermédiaire d'un élément conducteur, capacitif, ou d'un autre organe de couplage placé à proximité de la liaison entre les deux tronçons de ligne quart d'onde. 25 La résistance permet d'éliminer les signaux parasites du fait de son emplacement particulier par rapport aux. deux tronçons de ligne quart d'onde. En utilisant une disposition similaire pour plusieurs résistanc'es positives placées selon une configuration symétrique, chacune étant associée à une diode à résistance 30 négative correspondante et ces résistances étant couplées en commun à un tronçon de ligne de polarisation quart d'onde en court-. circuit et à impédance élevée, on obtient un fonctionnement à puissance plus élevée sans produire de signaux parasites. Par conséquent, l'invention est également matérialisée dans 35 un appareil destiné à être utilisé comme amplificateur ou oscillateur haute fréquence comprenant un corps creux comportant au moins des première et seconde surfaces ou parois internes destinées à permettre la conduction des courants haute fréquence, la première paroi étant couplée capactivement à au moins la seconde 40 paroi, un tronçon de ligne de transmission quart d'onde présentant 70 31283 4 2060129 une première impédance caractéristique et comportant des première et seconde extrémités étant couplé au niveau de sa première extrémité à la première paroi, un réseau de circuits série étant couplés en parallèle à la seconde extrémité du tronçon de la li-5 gne de transmission présentant la première impédance caractéristique, ces circuits séries comprenant chacun un second tronçon de ligne de transmission quart d'onde et un élément semi«conducteur, ces éléments semi-conducteurs étant connectés à la seconde paroi, et un dispositif permettant d'extraire l'énergie de l'inté-10 rieur du corps creux. les signaux de sortie provenant de diodes, dont le nombre peut atteindre cinq par exemple, peuvent être facilement combinés, le signal de sortie total ou résultant présentant une excellente stabilité de phase et d'amplitude. 15 La simple présence des résistances positives élimine la nécessité antérieure d'utiliser des réseaux de combinaison d'énergie hybrides et complexes qui entraînent des pertes de puissance et sont encombranta. La nécessité d'effectuer un nouveau réglage du réseau lorsqu'une diode doit être remplacée égale-20 ment éliminée. Les résistances positives n'empêchent pas seulement toute instabilité,de fonctionnement, mais permettent également une répartition équilibrée de la puissance pour chaque diode sous l'effet de la charge et permettent en outre de caler la phase des oscillations des diodes individuelles. 25 Une particularité extrêmement intéressante de l'invention consiste en ce que les résistances positives utilisées peuvent être de simples résistances peu coûteuses au carbone, telles que celles qu'on trouve dans le commerce et qui sont destinées à des circuits basse fréquence ordinaires. La cavité résonnante est une oy 30 simple structure à parois rugueuses'non finies et, du fait que les résistances y sont doublement protégées contre les risques de détérioration, l'ensemble de l'appareil est relativement facile à fabriquer et est insensible aux effets des chocs et des vibrations. 35 Les particularités précédentes contrastent avec les expé dients connus selon lesquels des pellicules résistives pour hyperfréquences relativement fragiles sont déposées par électroly-se ou appliquées d'une autre façon sur certaines parties des parois de la cavité résonnante, un ou plusieurs orifices de coupla-40 ge pouvant être orientés de façon à extraire 1.'énergî* 'modes 70 31283 5 2060129 non désirés de la cavité résonnante par couplage. Selon d'autres systèmes connus, on réalise des cavités résonnantes présentant des forales particulières et difficiles à construire. A l'intérieur de certaines de ces cavités on a même prévu des dispositifs com-5 plexes formant valves ou d'autres éléments de ce type destinés à effectuer une discrimination permettant d'éliminer les modes d'oscillation non désirés. L'invention permet notamment d'éviter la nécessité de prévoir des éléments de circuits dissipatifs complexes à l'intérieur 10 ou à l'extérieur de la cavité résonnate, des parties de parois de cavité complexes et isolées électriquement, des "bobines d'arrêt pour hyperfréquence étant associées à de telles parties isolées de la cavité, et des configurations connues qui sont difficiles à fabriquer et à entretenir, qui sont encombrantes, coûteu-15 ses et pesantes» Bien qu'elle puisse être utilisée pour des amplificateurs ou oscillateurs haute fréquence conçus de façon à fonctionner dans des parties sélectionnées d'une gamme ou bande importante d'hyperfréquences, l'invention est particulièrement avantageuse 20 dans son utilisation pour des bandes d'hyperfréquences compre.— njtnt la bande dénommée X(de 5200 à 11 000 MHz) et d'autres bandes de fréquences plus élevées. Dans de telles bandes de fréquences, les dimensions des cavités résonnantes sont tellement réduites que les éléments qui leur sont associés sont très petits. Les 25 éléments essentiels deviennent fragiles et difficiles à monter. Dans les .montages connus, le fait de prévoir des organes permettant d'éliminer les modes d'oscillation non désirés et les autres énergies de bruits présente des difficultés de plus en plus importantes. 30 La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention. La fig. 1 est une vue en coupe d'un appareil constituant un premier mode de réalisation de l'invention. 35 La fig. 2 est une vue en coupe simplifiée d'une partie de l'appareil visible sur la fig. 1. La fig. 3 est une représentation schématique d'un circuit à constantes localisées équivalent à l'appareil visible sur la fig. 1. 40 La fig. 4 est une vue similaire à celle de la fig. 1 mais 70 31283 6 2060129 montrant un appareil correspondant à un second mode de réalisation de 11 invention. La fig. 5 est une vue avec coupe partielle correspondant à un troisième mode de réalisation de l'invention. 5 Si l'on se réfère maintenant à la fig. 1, celle-ci montre N \un appareil se présentant sous la forme d'un oscillateur, ou amplificateur à diodes semi-conductrices et à cavité, résonnante creuse, permettant la suppression des modes de production d'oscillations autres que ceux associés à la fréquence de sortie dé-•10 sirée» Selon la figure, la cavité 5 est limitée par une paroi tubulaire cylindrique 1 comportant une surface ou un revêtement interne cylindrique 2 présentant de "bonnes caractéristiques de conductibilité électrique pour la fréquence élevée de fonctionnement. L'une des extrémités de la cavité 5 est fermée pair une 15 paroi terminale 3 qui fait partie intégrante de la paroi 1 et qui comporte une surface ou un revêtement interne 4 présentant également une "bonne conductibilité électrique en haute fréquence. A l'opposé de la parai 3» la cavité 5 est également limitée par une paroi terminale se présentant sous la forme d'un 20 disque 6, la surface interne 7 de ce disque présentant également une bonne conductibilité électrique, particulièrement aux endroits où. elle limite la cavité 5. Le disque 6 ne fait pas partie intégrante de la paroi cylindrique 1 mais est constitué par une pièce séparée. Pour des raisons qui paraîtront plus elai— 25 res ci-après, le disque .6 est isolé électriquement par rapport à la paroi 1, L'isolement électrique est fourni par une rondelle ou une bague annulaire plate 8 constituée par du mica ou un autre matériau diélectrique convenable fournissant un couplage capacitif haute fréquence entre les surfaces ou parois 2 et 7. 30 Un goujon ou téton fileté 9 prévu sur la paroi extérieure 3 comporte des filets permettant de fixer solidement la cavité résonnante sur une embase ou un élément de châssis convenable. Le goujon 9 110 constitue pas seulement un moyen permettant de monter l'ensemble des éléments décrits mais sert également à éviter 35 une élévation anormale de sa température qui serait provoquée par des pertes ohmiques internes. La surface 4 de la,paroi 3 est connectée à la surface opposée 7 du disque 6 par des éléments supplémentaires selon l'invention qui comprennent un élément semi-conducteur actif ou 40 diode 10, un premier tronçon ou partie de ligne quart d'onde 12 70 31283 7 2060129 et ■on second tronçon ou partie de ligne quart d'onde 11. Il est évident que les tronçons 11 et 12 ont une longueur correspondait à un quart d'onde alors que la longueur d'onde à laquelle on se réfère est associée à la fréquence de fonctionnement désirée pour 5 l'appareil, qu'il fonctionne en oscillateur ou en amplificateur. Les tronçons de ligne quart d'onde 11 et 12 présentent généralement -des impédances caractéristiques différentes et, par conséquent, leurs' diamètres peuvent différer. Les surfaces cylindriques des tronçons 11 et 12 présentent des caractéristiques de 10 faibles pertes ohmiques pour la haute fréquence de fonctionnement similaires à celles des surfaces 2, 4 et 7. La diode semi-conductrice 10 est une diode pour hyperfréquences disponible dans le commerce, par exemple une diode du ty- ' pe à avalanche et à temps de transit bien que l'on puisse utili-15 ser également des diodes pour hyperfréquences fonctionnant selon d'autres mécanismes de conversion de l'énergie. La diode 10 est représentée en totalité' sur la fig. 1 et, pour permettre de mieux comprendre ses relations avec les éléments qui lui sont associés, on a indiqué schématiquement «a polarisation en 14 comme si el-20 le se trouvait sur la surface extérieure cylindrique de la diode réelle 10. Cette diode 10 est rendue solidaire de la surface conductrice 4 à l'aide de tout procédé convenable connu et est liée d'une façon similaire à une extrémité plate 32 du tronçon de ligne quart d'onde 11. 25 Le tronçon de ligne quart d'onde central 11 formant coa- xial est couplé matériellement, au niveau de son extrémité la plus éloignée de la diode 10, au tronçon de ligne quart d'onde 12. Ce tronçon 12 traverse un perçage axial 33 ménagé dans le disque 6 et dans lequel ±\ est maintenu en position à l'aide de 30 tout moyen convenable tel qu'une vis de serrage 34. Le tronçon de ligne quart d'onde 12 fonctionne comme une ligne de polarisation quart d'onde en court-circuit à impédance élevée. Une source d'alimentation en tension de polarisation (non représentée) est montée entre une borne 35 du tronçon 12 et un point quel-35 conque de la fig. 1 situé au-dessous du niveau de la rondelle isolante 8 de façon à appliquer une tension de polarisation d'excitation aux bornes de la diode hyperfréqùence 10. Pour permettre d'extraire de l'énergie haute fréquence de la cavité 5» on prévoit une ligne de transmission de sortie 45. 40 Cette ligne 45 peut être par exemple une ligne de transmission 70 31283 s 2060129 coaxiale comportant un conducteur intérieur habituel 46 et un conducteur extérieur tubulàiré 4-7. Gomme cela est normal dans la pratique, le conducteur intérieur 4-6 est monté convenablement de façon à être concentrique au conducteur extérieur 4-7 grâce 5 à une garniture ou perle percée 48 constituée par un matériau " diélectrique présentant des caractéristiques de très faibles pertes électriques pour la fréquence de fonctionnement. La surface extérieure du conducteur externe 4-7 comporte un filetage 4-9 grâce auquel il est fixé dans un. trou taraudé traversant la paroi 11) 1. Les filets 4-9 constituent également un moyen convenable pour coupler une ligne de transmission externe (non représentée) entre la sortie de l'oscillateur et un appareil d'utilisation extérieur. Le conducteur extérieur 4-7 et la garniture 48 peuvent se terminer au niveau de la surface 2 de la paroi 1 par une 15 surface plate ou par une surface d'extrémité concave et circulaire dont la forme s'adapte à la surface cylindrique 2. Cependant, le conducteur intérieur 46 s'étend légèrement plus loin de façon à pénétrer dans la cavité 5 ce qui lui permet de porter un disque de couplage capacitif circulaire 50 dans la cavité 5 au 2© voisinage de la liaison entre les tronçons de ligne 11 et 12. Le conducteur intérieur 46 est centré sensiblement dans le plan défini par l'extrémité 40 du tronçon de ligne 11 bien que l'on puisse employer avec aiecès des relations géométriques légèrement différentes. A titre de variante, on peut, utiliser des dis-25 positifs de couplage connus permettant d'extraire l'énergie du champ haute fréquence oscillant dans la cavité 5. Le montage de couplage capacitif couple effectivement la.ligne de transmission 45 aux champs électriques désirés oscillants à haute fréquence au voisinage de la liaison entre les tronçons de ligiie 11 et 12. 30 De plus, un organe d'accord capacitif 52 est disposé de façon à être directement oppoaé au disque 50 et est également sensiblement centré dans le plan de la face 40. L'élément d'accord 52 peut être une simple vis réalisée de préférence dans le même matériau bon conducteur de l'électri-35 cité que les surfaces 2 et 4, par exemple. Cet élément 52 est monté dans un trou taraudé ménagé dans la paroi 1 de façon que son axe soit sensiblement dans le plan de la face 40. Par conséquent, sa face interne est au voisinage de la liaison entre les tronçons de ligne 11 et 12 à l'endroit où cet élément est 40 en interaction avec les champs électriques oscillants au voisinage 70 31283 9 2060129 de cette liaison, de façon à fournir l'effet d'accord désiré. Injustement de la fréquence est obtenu par une simple rotation de la vis 52 qui entraine une translation de sa face 51 par rapport à la paroi 2 et au tronçon de ligne 11. 5 Pour simplifier les explications, les éléments en série 10, 11 et 12 vont être considérés comme si le tronçon de ligne quart d'onde 11- était en fait fabriqué uniquement à partir d'un élément plein constitué par tan matériau conducteur de l'électricité, le tronçon de ligne quart d'onde 12 étant matériellement fixé 10 directement sur une face métallique supérieure du tronçon de ligne quart d'onde 11, le perçage ou alésage 30 qui permet de recevoir une résistance 31 étant supprimé. La fig. 2 montre une telle réalisation hypothétique. On se rend compte que le tronçon de ligne quart' d'onde 12 est représenté comme étant fixé direc-15 tement de façon conductrice dans un perçage axial 41 ménagé -dans la face métallique conductrice supérieure 40* du tronçon de ligne quart d'onde 11. A partir d'un tel modèle hypothétique, - on peut présenter une théorie qualitative de l'explication du fonctionnement de l'appareil décrit jusqu'ici. Il est évident 20 que cette explication est purement qualitative et qu'elle n'est fournie que pour faciliter une meilleure compréhension de l'invention. A la suite d'expériences, on a observé qu'au moins certaines diodes semi-conductrices fonctionnant dans la bande des hy-25 perfréquences peuvent être représentées, par exemple dans le cas des signaux importants, par un circuit équivalent à constantes localisées. Par exemple,, des études expérimentales récentes effectuées pour Une bande de fréquences de 5»0 à 20,0 GHz ont montré que, dans le cas de signaux importants,, de telles jonctions 30 à diodes pouvaient être réprésentées (voir la fig. 3) comme consistant en une résistance positive faible Eg montée en série avec une capacité C. ayant une valeur environ 1,5 fois plus importante que la capacité de la jonction à diode pour le claquage, et en utilisant une source de tension V correspondant à la caractéris-35 tique d'impédance négative de la diode. Si l'on se réfère à la fig. 3, le circuit équivalent à la diode 10 visible sur la fig. 1 est constitué par un circuit comprenant les éléments GA» Eg et V. La valeur Kg est trouvée expérimentalement de 1 ' ordre de 1 ohm par exemple. Le montage et 40 (ou) la mise sous boîtier des éléments associés aux diodes à 70 31283 10 2060129 hyperfréquences classiques introduit inévitablement certains éléments réactifs, tels qu'un facteur inductif série tenant compte de l'inductance d'entrée de la diode. La présentation sous "boîtier de la diode offre également un effet capacitif parallèle 5 nécessitant d'ajouter un condensateur G. au circuit modèle visi- • S - ble sur la fig. 3» Le mode de l'oscillation de la diode présentant l'importance la plus grande est le mode de résonance série dans lequel la capacité de la diode et l'inductance L^ sont en résonance. 10 D'ans l'appareil visible sur la fig. 1, la réactance de la capacité parallèle Cg correspondant à la présentation de la diode sous "boîtier est sélectionnée de façon à avoir une valeur importante par rapport à la résistance positive Eg de sorte que l'on peut ne pas tenir compte de l'effet de cette capacité s■ 15 Une charge convenable ne peut être placée, selon la fig.3, directement aux bornes et de la diode 10. Par exemple, on pourrait normalement vouloir utiliser une résistance de charge E^ de l'ordre de 50 ohms, alors que la résistance Eg est de l'ordre de 1 à 3 ohms pour des diodes disponibles dans le commer-20 ce. Par conséquent, l'invention utilise un dispositif de transformation d'impédance monté entre le circuit de la diode et la sortie. La charge E^ est placée à une distance correspondant sensiblement à 90° le long de la ligne de transmission équivalente, comme le montre la fig. 3. Cette fig. 3 montre également l'empla-25 cernent de la charge E^ dans une position correspondant à environ 90° le long de la ligne provenant de la diode, et également l'introduction d'une capacité Cc, représentant la capacité de couplage de sortie en série avec la résistance R^, et d'une capacité Crj, en parallèle avec cette résistance de façon à 30 représenter l'effet capacitif de l'élément d'accord 52 au niveau de la liaison des tronçons de ligne 11 et 12 visibles sur les fig. 1 et 2. La capacité G^ . est mise en place d'une façon similaire. La fig. 3 représente également qualitativement la mise en 35 place d'un condensateur de découplage 20 entre les bornes et Tg, dans une: position correspondant sensiblement à 90° supplémentaires sur la ligne par rapport à la charge et aux bornes et La ligne d'adaptation quart d'onde en court-circuit et à impédance élevée permet, comme dans le cas de la 40 fig. 1, l'application d'une tension de polarisation unidirection- 70 31283 „ 2060129 nelîe convenable de sorte que celle-ci peut être injectée aux - bornes de la diode 10. Si l'on se réfère à nouveau aux fig. 1 et 2, la correspondance entre les éléments du dispositif matériel visibles sur ces 5 figures et le circuit modèle ou équivalent visible sur la fig.3 apparaît clairement. Les paramètres V, Rg, C^, L^ et Cs sont clairement associés à la diode 10. Cette diode 10 est rendue solidaire de la face 32 d'un tronçon de ligne de transmission quart d'onde présentant .une impédance caractéristique relative-10 ment faible et servant d'organe de transformation d'impédance entre la diode 10 et la charge du système R^ qui est effectivement placée au niveau de la face 40 du tronçon de ligne 11. Le disque de couplage de sortie 50 et les conducteurs 46 et 47 ainsi que. la face d'accord capacitif 51 sont également et 15 respectivement efficaces dans le plan de la face 40 formé au niveau de la liaison entre les tronçons de ligne 11 et 12. La ligne quart d'onde présentant une impédance très élevée et courant les bornes et aux bornes et Ig, selon la fig. 3, représente le tronçon de ligne d'adaptation et de polarisation 20 12 aux bornes duquel est placé le condensateur de découplage 20 constitué autour de la rondelle de mica 8. D'après ce qui précède, l'invention a été décrite comme convenant parfaitement pour être utilisée comme oscillateur ou amplificateur. En fait, la configuration à un seul orifice visi-25 ble sur les fig. 1 et 2 convient pour l'un ou l'autre de ces fonctionnements avec un réglage minime. Lorsque l'appareil est utilisé comme oscillateur, le disque de couplage capacitif de sortie 50 est placé plus loin par rapport à la liaison entre les tronçons de ligne 11 et 12, de sorte que la charge appliquée à la 30 diode 10 est faible, ce qui permet d'obtenir une résistance résultante négative. Dans le cas du fonctionnement comme amplificateur^ le disque capacitif 50 est placé plus près de la liaison des tronçons de ligne v11 et 12. La charge appliquée à la diode 10 est alors plus importante, ce qu^ntraîne une ré-35 sistance résultante positive et également l'arrêt des oscillatiaB Dans ce cas, l'appareil visible sur la fig. 1 fonctionne comme un dispositif amplificateur à un seul orifice. Ce fonctionnement comme amplificateur à un seul orifice peut également être obtenu en augmentant légèrement les dimensions de la face du disque de 40 couplagê capacitif 50. Lorsque l'appareil fonctionne comme 70 31283 12 2060129 amplificateur, on peut utiliser un circulateur à ferrite classique pour hyperfréquences (non représenté) de façon à séparer les signaux d'entrée et de sortie de l'amplificateur d'une manière classique. 5 Bien que le montage représenté sur la fig. 2 puisse s'avé rer satisfaisant dans certains, cas, son fonctionnement convenable dépend des propriétés des diodes à hyperfréquences qui sont utilisées, ces: propriétés étant instables et difficiles à prévoir, Des signaux parasites présentant diverses fréquences peuvent ê~ 10 tre produits par l'intermédiaire de divers mécanismes. La large bande des fréquences dans laquelle les caractéristiques de résistance négative sont présentes pour des diodes à hyperfréquences connues conduit à un fonctionnement instable et imprévisible, comme le font les effets paramétriques et autres. Par conséquent, 15 on place une résistance 31 dans le perçage 30 du tronçon de ligne quart d'onde 11 visible sur la fig. 1 pour éliminer les résultats non désirés de ces influences perturbatrices. Si l'on se réfère à nouveau à la fig. 1, la résistance 31 comporte un premier conducteur 12 et un second conducteur 60 20 qui est logé dans un perçage axial 30 ménagé dans le tronçon de ligne 11. Le conducteur 60 est soudé à l'intérieur d'un petit trou percé dans l'extrémité du perçage 30 avant que la diode 10 ne soit scellée au tronçon de ligne 11. Le second conducteur est désigné par le repère 12 du fait que dans ce 25 cas il constitue le tronçon de ligne 12 auquel on s'est déjà référé, son extrémité extérieure étant maintenue dans le perçage 33 ménagé dans le disque 6 par la vis de serrage 34-. Comme le montre la figure, une face terminale 61 de la résistance 31 est sensiblement de nouveau avec la face 4-0. 30 La résistance 31 est une résistance au carbone standard du type communément utilisé dans les circuits a constante localisée présentant des fréquences relativement faibles. Il n'est pas nécessaire de modifier la résistance en aucune façon. Elle est simplement utilisée directement telle qu'elle est fournie par le 35 fabricant. La seule modification peut consister à effectuer, si nécessaire, un dépôt électrolytique dé cuivre ou à revêtir d'une autre façon le conducteur formant le tronçon dé ligne quart d'onde 12 avec un matériau bon conducteur de l'électricité. La résistance 31 peut avoir une caractéristique de dissipation nomi-40 nale de 1/8 ou de 1/4 de watt. La valeur dé cet élément résistif 70 31283 13 2060129 est déterminée expérimentalement suivant la fréquence de fonctionnement particulière et la diode 10 utilisée. Par exemple, une manière de déterminer la valeur minimale de la résistance acceptable pouvant être utilisée avec un type de diode particulier consiste à utiliser d'abord un élément résistif 31 ayant une faible valeur de résistance, par exemple 5 ohms, et à augmenter cette valeur jusqu'à ce qu'on observe l'interruption des bruits produits paramétriquement ou des autres signaux hyperfréquences parasites produits dans le signal de sortie de l'appareil, le signal pur désiré restant le seul signal produit. Une valeur de résistance minimale correspondant à la valeur de sécurité est sélectionnée pour éviter un échauffement interne excessif de la structure, du fait que le courant de polarisation destiné à la diode 10 doit circuler à travers la résistance 31. A titre d'exemple, des oscillateurs fonctionnant dans la bande dénommée G (de 3900 à 6200 MHz) et réalisés selon l'invention utilisent généralement des valeurs de résistance relativement faibles, de l'ordre de 10 ohms, alors que certains oscillateurs fonctionnant dans la bande dénommée X (de 5200 à 10900 MHz) nécessitent des 20 résistances de 50 ohms et plus. Selon une réalisation expérimentale de l'appareil visible sur la fig. 1, destinée à fonctionner pour 9»0 GHz, la valeur de la dimension correspondant à la longueur quart d'onde est de 8,33 mm et la diode elle-même a une hauteur d'environ 1,52 mm. le dia-25 mètre intérieur de la surface 2 est de 5j18 mm. Les dimensions réelles de la résistance 31 cLe 1/8 de watt utilisée sont de 1,60 mm de diamètre pour 3»30 mm de longueur. L'étude des faibles dimensions intérieures de l'appareil permet facilement de prouver expérimentalement que la construction d'un oscillateur à diode 30 selon l'invention n'est pas compliquée par rapport à celle des dispositifs connus. Les évidences expérimentales suggèrent que le fonctionnement de la résistance 31 permettant l'élimination des signaux non désirés présents dans le signal de sortie de l'oscillateur 35 consiste à absorber l'énergie correspondant aux bruits dans les modes non désirés jusqu'au point où de telles oscillations ne sont pratiquement jamais entretenues. Pour la fréquence de fonctionnement désirée, aucun courant haute fréquence ne circule depuis le tronçon de lifeae 11 jusqu'au tronçon de ligne 12 en 40 passant par la liaison existant- entre eux. Par conséquent, la 10 15 70 31283 14 2060129 surface exposée 61 ne supporte aucun, courant haute fréquence correspondant à la fréquence désirée. Du fait que le signal de fréquence désiré ne subit aucune perte, sa puissance croît et est amplifiée d'une façon efficace par le mécanisme amplificateur de 5 la diode 10. Des sighaux présentant des modes d'oscillation à répartition spatiale ou à fréquence non désirée ne peuvent croître en amplitude, du fait que chacun de ces modes détérminerait une circulation de courants le long de la face 61 de la résistance 31. 10 De tels modes provoqueraient la pénétration des courants dans la face 61 jusqu'à l'habituelle profondeur de l'effet de peau de sorte que 1*énergie non désirée serait transformée en chaleur, le résultat important est que la simple résistance 31 peut être introduite dans un circuit à cavité résonnante pour hyperfréquen-1Ç ces de telle façon qu'elle supprime les signaux non désirés sans avoir aucun effet important sur la production efficace des oscillations stables désirées. Une autre particularité importante consiste en ce que les organes de suppression des modes non désirés peuvent être incorporés directement dans une partie du circuit 20 hyperfréquence de telle façon qu'ils soient effectivement compatibles avee celui-ci, c'est-à-dire que le nouveau circuit hyper-fréquence présente des caractéristiques géométriques et autres naturelles qui permettent d'introduire directement une simple résistance de façon à supprimer les modes non désirés et à empêcher 25 un fonctionnement instable et inefficace. Un mode de réalisation symétrique de l'appareil, utilisant deux diodes et, par conséquent, capable de produire un niveau d'énergie plus élevé à sa sortie est représenté sur la fig. 4. Dans ce montage, on utilise une configuration en miroir. Les élé-30 ments utilisés dans la moitié inférieure de la fig. 4 et qui correspondent du point de vue du type et du fonctionnement aux éléments de la partie inférieure de la fig. 1 ont été désignés par les mêmes références numériques et comprennent la paroi 1, la surface 2, la paroi 3, la surface 4, la cavité 5, le goujon 35 de montage 9» la diode 10, le tronçon de ligne quart d'onde 11 et la résistance 31» Les éléments de la partie supérieure de la fig. 4 qui correspondent du point de vue type et du point de vue fonction aux éléments de la moitié inférieure de cette même fig. 4 ont été 40 également désignés par les mêmes références numériques, la valeur 70 31283 15 „ 15 2060129 de chacune étant augmentée de cent. Oes éléments correspondants comprennent une paroi 101 (c'est-à-dire un prolongement faisant partie intégrante de la paroi 1), une surface 102 (c'est-à-dire un prolongement faisant partie intégrante de la surface 2), 5 une cavité 105» un tronçon de ligne quart d'onde 111 et une résistance 131. Pour rendre la figure plus claire, le tronçon de ligne*quart d'onde 111 a été représenté en coupe0 Pour faciliter l'assemblage de l'appareil, la paroi terminale. 103 est constituée par un disque pouvant être séparé de la paroi 101 et 10 étant normalement fixée sur cette dernière selon une relation de conducirion directe par des vis 55 et 56. Selon la fig. 4, les conducteurs des résistances 31 et 131 sont réunis directement de n'importe quelle manière convenable, de façon à former une liaison courte 13 entre les résis-15 tances 31 et 131. De plus, la liaison 13 sert de jonction avec le tronçon de ligne quart d'onde à impédance élevée 112 qui s'étend maintenant perpendiculairement à l'axe des tronçons de . ligne 11 et 111 qui eux-mêmes sont alignés. Le tronçon de ligne quart d'onde 112 est fixé.axialement, au centre du disque 106 20 et traverse celui-ci à partir d'une borne 135 correspondant à la borne . 35 visible sur la fig. 1. Un disque 106 est scellé sur une rondelle ou bague diélectrique annulaire 108 qui est elle-même scellée par tout ciment convenable ou à l'aide d'un organe de serrage non conducteur sur la surface extérieure plane 25 de la paroi 1 ou 101. Le tronçon de ligne d'adaptation quart d'onde 112 sert par conséquent à admettre un courant de polarisation attaquant les deijx diodes 10 et 110 sans perturber le fonctionnement haute fréquence de l'appareil. Comme dans le cas de la fig. 1, l'appareil visible sur la 30 fig. 4 utilise un disque de sortie capacitif 50 permettant de coupler l'énergie de sortie à un dispositif d'utilisation par l'intermédiaire d'une ligne de transmission coaxiale 45. Du fait que les éléments de la ligne 45 visibles sur les fig. 1 et 4 sont les mêmes, ils portent les mêmes références numériques et ne 35 nécessitent pas d'explications supplémentaires. La symétrie mécanique et, par conséquent, électrique du montage visible sur la fig. 4 fournit tin fonctionnement stable. Tout déséquilibre des potentiels ou tensions dû par exemple à certaines variations des caractéristiques des diodes tend à faire 40 circuler les courants dans les résistances 31 et 131» cette 70,31283 « • v2060129 tendance obligeant les osciilatéurs associés individuélïémént aux diodes 10'et 11Ô â stïlSii'' tÉt décalage de phase ét'wa revenir •' & liâ étât dé calâge âé* phaâ'é préèta•"'ÎTeVfee ~£rbprié1;é \£u' circuit est égalékent 'avantageuse rdti fait "qu'une corréëpondarice précise 5 entré le4s diôdês 10 et 110 n'est pas absolument nécessaire "comme-dans les "circuits d'oscillation "à diodes eh parallèle de la technique antérieure* TJn dispositif cl'accord similaire a l'ëlémént • - ' f rl . - -- r d'accord' 51 visible sur la fig. T'péut être utilise tien qu'il ne soit pas' représenté sur la fig. 4 pour la simplicité du des-10 sih et' la clarté de la description. " Dans lé mode de réalisation -visible sur la fig. 4, la paire de diodes 10 et 110 est utilisée avec de bons résultats. Il est évident que 1'invention n'est pas limitée à l'utilisation d'une seule paire de diodes et qu'on peut employer plusieurs dio-15 des selon une configuration qui peut être représentée comme formée par la génération d'une figure de révolution à pàrtir de la ■ moitié inférieure de. la fig. 4 autour du conducteur 46ceci près que plusieurs diodes et ieurs tronçons de ligne quart d'onde associés forment des éléments radiaux généralement similaires 20 aux rayons radiaux d'une roue. Il est à noter que dans l'appareil à diode unique visible sur la fig. % dans l'appareil à -.0 diode double visible stir la fig. 3j et dans d'autres dispositifs à plusieurs diodes selon l'invention, chàque résistance 31 est insérée dans un conducteur coaxial quart d'onde et est fixée sur 25 une ligné de polarisation quart d'onde en court-circuit présentant une impédance élevéé. Un courant négligeable circule dans chaque résistance 31 pour la fréquence de sortie désirée et, par conséquent, il" n'existe sensiblemént aucune perte due à l'insertion. Cépehdant, pour des* fréquences"'autrés que la fréquence 30 de fonctionnément désiré, des bourants importants circulent dans chaque résistance 31 et aucune énergie ne s'établit pour les modes d'oscillations'non'désirés corrêsp'ondantsv "'H ' La ïig. 5 représente" irn. détâiî d'un montage ù'èilisant, par exemple, quatre diodes associées à quatre bras radiatixi Ooùme 35 dans le cas de la fig. 4, les extrémités des tronçons de ligne quart d'onde opposés 11 et 111 sont représentées. Les tronçons de ligne 11 et 111 comprennent à nouveau respectivement les résistances 31 et 131, Ces résistances 31 et 131 sont à nouveau réunies par tin conducteur 13* On a représenté en vue de fa-40 ce un troisième tronçon de ligne quart d'onde 211 en même temps 70 31283 17 2060129 que sq£ésistance asssociée 231. Au-dessus du plan du dessin, le conducteur 113 est relié à un quatrième tronçon de ligne quart d'onde et à une résistance (ni l'un ni l'autre n'étant visibles sur la figure), les tronçons de ligne quart d'onde respectifs 5 sont découpés en 250« 251 et 252 de façon à permettre de placer dans leur voisinage immédiat le disque de couplage de sortie capacitif 50 associé aux conducteurs 13 et 113. Un rôle supplémentaire important du disque de couplage de sortie capacitif 50 dans les modes de réalisation à diodes 10 iultiples de l'invention consiste en ce qu'il fournit la possibilité d'imposer le calage de phase des diodes individuelles dans un générateur à plusieurs diodes. Le disque capacitif 50 constitue un organe de couplage croisé important entre les oscillateurs à diodes individuelles, en plus du couplage de la combinai-15 son des sorties de sorte que la charge tend à être répartie également entre tous les oscillateurs. Dans une réalisation expérimentale de l'invention utilisant . cinq diodes et cinq bras associés, on a obtenu une amélioration d'environ 9 db dans le signal pour le rapport amplitude modulée-20 bruit. Ce résultat important est obtenu du fait que les signaux désirés sont calés en phase alors que les composantes des bruits ne le sont pas. Un résultat supplémentaire inattendu obtenu dans les modes de réalisation à diodes multiples de l'invention consiste en ce que les diodes fonctionnent avec des niveaux de cou-25 rant plus élevés qu'ofc. ne pourrait l'attendre en se référant à la connaissance du fonctionnement habituel à diode unique. Par conséquent, chaque diode faisant, partie d'un système à diodes multiples selon l'invention peut être commandée pour des niveaux d'énergie d'entrée plus importants que cela ne serait possible 3D dans un oscillateur à diode unique utilisant le même type de diode. Des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. 70 312,83 18 E-EVESDICAÏIOIS 1. Apparéil destiné à être utilisé comme amplificateur ou oscillateurîàute fréquence, comprenant un dispositif à résistance négative, caractérisé en ce que ce dispositif à résistance néga- 5 tive est un dispositif semi-conducteur, et en ce qu'il comprend des éléments de circuit résonnant comportant un circuit de polarisation connecté aux bornes du dispositif semi-conducteur de façon à le polariser en le faisant passer à un é^at de résistance négative, l'appareil comprenant également des organes de couplage 10 haute fréquence fonctionnant de façon à transférer de l'énergie haute fréquence entre les éléments du circuit résonnant et un dispositif d'utilisation, le circuit de polarisation comprenant dés premier et second tronçons de ligne quart d'onde. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce 15 que les tronçons de ligne quart d'onde présentent des impédances caractéristiques qui diffèrent. 3. Appareil suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les organes de couplage sont placés au voisinage d'une liaison entre les tronçons de ligne quart d'onde. 20 4. Appareil suivant la revendication 3» caractérisé en ce que les organes de couplage comprennent des conducteurs intérieur et extérieur haute fréquence montés de façon à former une ligne coaxiale, le conducteur intérieur portant une plaque de couplage capacitif couplée au champ électrique à proximité de la liaison. 25 5. Appareil suivant la revendication 3 ou 4-, caractérisé en ce que des éléments d'accord capacitifs sont placés au voisinage de la liaison entre les tronçons de ligne quart d'onde dans . une position opposée à celle des organes de couplage. 6. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 30 précédentes, caractérisé en ce que le circuit résonnant comporte une cavité résonnante et une ligne coaxiale. 7. Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier tronçon de ligne quart d'onde est relié à des éléments résistifs qui sont entou- 35 rés au moins en partie par le second tronçon de ligne quart d'onde et qui sont connectés à ce second tronçon de ligne quart d'onde au voisinage du dispositif semi-conducteur. 8. Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans la mesure où. elles dépendent de la revendica- 40 tion 6, caractérisé en ce qu'il comprend un corps creux compor tant "une cavité ayant deux parois terminales internes présentant une conductibilité électrique élevée et isolées l'une par rapport àl* autre par un élément diélectrique formant un condensateur de dêcôuplagépour l'énergie haute fréquence présente dans la cavi-5 té, ces parois étant reliées par la succession des éléments constitutif S"' suivants comprenant le dispositif semi-conducteur, le sëcondtronçon de ligne quart d'onde et le premier tronçon de ligne quàrtd'onde présentant une impédance caractéristique faible par rapport à celle du second tronçon de ligne quart d'onde, >fjgr*9. ""Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif semi-conducteur est connecté entre l'une des parois internes et le second tronçon de ligne quart d'onde, le premier tronçon de ligne quart d'onde étant relié à une plaque supportait l'autre paroi interne. 15' "10"." Appareil suivant la revendication 9» caractérisé en,ce que le premier tronçon de ligne quart d'onde est disposé sensiblement perpendiculairement au second tronçon de ligne quart d'onde. 11. Appareil suivant la revendication 10, caractérisé en ce que lé second tronçon de ligne quart d'onde constitue l'un de 20 deux tronçons alignés de ce type, le dispositif semi-conducteur formant l'un de deux dispositifs dont chacun est connecté au second tronçon de ligne quart d'onde correspondant. •" 12.' Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second tronçon de ligne 25 quart d'onde présente un diamètre supérieur à celui du premier tronçon de ligne quart d'onde qui est connecté électriquement à "l'ùûe des extrémités du .second tronçon de ligne quart d'onde, cet-*të ëxtrémité étant conformée de façon à convertir l'énergie haute fréquence'"non désirée en chaleur. 30 13". Appareil suivant la revendication 12, caractérisé en Nsér^ûë ï^épaisseur du matériau convertissant l'énergie haute fréquence non désirée en chaleur est sensiblement plus importante que la profondeur correspondant-à l'effet de peau pour la fréquence d'un signal quelconque non désiré qui serait présent. 55 - -14. Appareil suivant la revendication 12 ou 13 dans la me sure "ôû "elle dépend de la revendication 7» caractérisé en ce que le second tronçon de ligne "quart d'onde comporte un perçage axial dans lequel un premier conducteur formant borne est relié par soudage au second tronçon de ligne quart d'onde, un second conduc-40 teur formant borne étant associé au premier tronçon de ligne 70 31283 20 2060129 quart d'onde et une face terminale de la résistance étant placée de niveau avec l'extrémité percée du second, tronçon de ligne quaifc d'onde. 15. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 5 précédentes dans la mesure où elles dépendent de la revendication 4, caractérisé en ce que le couplage, capacitif efficace entre la plaque de couplage capacitif et la liaison entre les premier et second tronçons de ligne quart d'onde est réglé au-dessous d'une valeur prédéterminée de sorte que la cliarge efficace appliquée au 10 dispositif semi-conducteur est représentée par une résistance positive inférieure à la résistance négative résultante de ce dispositif semi-conducteur, ce qui permet de produire des oscillations haute fréquence. 16. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 5 15 à 14-, dans la mesure où. elles dépendent de la revendication 4, caractérisé en ce que le couplage capacitif efficace entre la plaque de couplage capacitif et la liaison entre les premier et second tronçons de ligne quart d'onde est réglé au-dessus d'une valeur prédéterminée, de sorte que la charge efficace appliquée 20 au dispositif sejoi-conducteur est représentée par une résistance positive équivalente plus importante que la résistance négative résultante du dispositif semi-conducteur, de sorte que les signaux haute fréquence appliqués de l'extérieur par couplage au circuit résonnant sont amplifiés. 25 17. Appareil destiné à être utilisé comme amplificateur ou oscillateur haute fréquence, caractérisé en ce qu'il comprend au moins des première et seconde parois internes destinées à permettre la conduction de courants haute fréquence, la première paroi étant couplée capacitivement à au moins la seconde paroi, un tron-30 çon de ligne quart d'onde présentant une première impédance caractéristique et comportant des première et seconde extrémités étant couplé au niveau de sa première extrémité à la première paroi, un réseau de circuits série couplés en parallèle à la seconde extrémité du tronçon de ligne présentant la première impédance 35 caractéristique, ces circuits série comprenant chacun un second tronçon de ligne quart d'onde et un élément semi-conducteur, ces éléments semi-conducteurs étant connectés à la seconde paroi, et un dispositif permettant d'extraire l'énergie de l'intérieur du corps creux. 40 18. Appareil suivant la revendication 17» caractérisé en ce 70 31283 21 2060129 que les circuits série forment des bras radiaux sensiblement symétriques disposés dans un plan commun sensiblement perpendiculaire au tronçon de ligne présentant la première impédance caractéristique. 5 19® Appareil suivant la revendication 17 ou 18, caractérisé en ce que les éléments semi-conducteurs sont montés sur la seconde pafcoi dont la forme est cylindrique. 20. Appareil suivant la revendication 18, caractérisé en ce que le dispositif permettant d'extraire Ïénergie haute fréquence 10 comprenfl' des organes de couplage capacitif disposés symétriquement au voisinage du plan commun associé aux bras radiaux.