Brevet FR2079432A1 — publié le 19711112

' L'invention concerne tin couplage directionnel réciproque. De tels couplages directionnels comportent en général deux lignes de transmission ou deux guides d'onde couplés entre eux dont les quatre extrémités forment les points de couplage. Les couplages directionnels ont la pro-5 priété que de l'énergie qui est appliquée â une extrémité de la première ligne de transmission est prélevée au moins en partie par l'intermédiaire uniquement d'une des extrémités de l'autre ligne de transmission et non par l'intermédiaire de l'autre extrémité de, l'autre ligne de transmission. De même, de l'énergie qui est appliquée à l'autre extrémité de la première 10 ligne de transmission ne peut être prélevée que par l'intermédiaire de l'autre extrémité de la deuxième ligne de transmission. Ces couplages sont réciproques. Des couplages directionnels cle ce genre sont par exemple utilisés pour prélever de l'énergie d'une ligne de transmission par ex-15 eaple dans des systèmes de distribution pour la télévision. Dans ce cas, on a par exemple un des points de couplage relié à un récepteur de télévision et l'autre point de couplage à une résistance de charge dans laquelle normalement aucune énergie n'est dissipée. Cette résistance ferme en général un tout avec le couplage directionnel. 20 II existe déjà des couplages directionnels avec lesquels des ouvertures sont pratiquées dans une paroi commune à deux guides d'onde. Lorsque l'onde à haute fréquence est appliquée à une extrémité du premier guide d'onde, de l'énergie est transmise à l'autre guide d'onde â l'endroit de chaque ouverture de telle façon qu'à l'endroit de chaque ouverture une 25 onde secondaire soit engendrée dans l'autre guide d'onde aussi bien dans le sens direct que dans le sens inverse. Les ondes dans le sens direct ont entre elles la même phase et se soutiennent mutuellement, tandis que les ondes dans le sens inverse par suite de la différence dans le temps de transit ont une phase différente et se compensent ainsi en moyenne. 30 II s'ensuit qu'à l'extrémité de l'autre guide d'onde qui correspond à l'extrémité dans le premier guide d'onde auquel l'énergie est appliquée aucune énergie ne peut être prélevée, mais bien à l'autre extrémité du deuxième guide d'onde. Bien que l'on puisse donner à de telàes couplages directionnels une grande largeur de bande, il3 ne aont utilisables que 35 pour des fréquences créa élevées. C'est pourquoi pour des fréquencea plus sasaes on utilise des couplages directionnels constitués par deux conducteurs placés sur un support diélectrique et parallèles «mire eux. Il existe ^nbre ces conducteurs un couplage électrique et an couplzgn ia celle façon, que 40 dans le sens direct, les couplages 2 ' ciûr.iaer.ï et dams ~e sens inversa, bad original 0° 71 04773 2 2079432* ils se supportent mutuellement. Il s'ensuit que contrairement au couplage directionnel de guides d'onde précité il ne se produit pas de transmission d'énergie d'un conducteur sur l'autre dans le sens direct, mais "bien dans le sens inverse. De même, par suite des différents temps de transit, il 5 se produit des différences de phase entre les ondeB découplées aux différents endroits le long de la ligne, de sorte que le couplage dans son ensemble est fortement tributaire de la fréquence c'est-à-dire que le couplage est maximal si la longueur des conducteurs est égale à un nombre impair de quartz de longueur d'onde et égale à zéro si la longueur est 10 égale à un nombre pair de quarts de longueur d'onde. L'invention fournit un couplage directionnel dont le facteur de couplage est pratiquement constant dans un trèB large domaine de fréquence par exemple entre 1 et 10 GH . Le couplage directionnel conforme z à l'invention comporte deux lignes de transmission couplées entre elles, 15 placées sur les surfaces opposées d'un support diélectrique, alors que les points de couplage sont formés par les extrémités des lignes de transmission. Selon l'invention, la première ligne de transmission est réalisée comme ligne en forme de bande formée par un conducteur électrique placé sur la première surface du support et l'autre ligne de transmission 20 est réalisée comme ligne à fente formée par la fente entre deux surfaces conductrices de l'électricité, de l'autre côté du support, tandis que l'axe longitudinal du conducteur, du moins â proximité de la fente forme un angle différent de zéro avec l'axe longitudinal de la fente. Le fonctionnement du couplage directionnel repose sur une différence de 25 propriétés entre les lignes en forme de bande et les lignes â fente qui sont connues en soi. Avec une ligne en forme de bande, les lignes de force électriques et magnétiques sont situées principalement dans des plans perpendiculaires à l'axe longitudinal des lignes de transmission. 30 Par contre, pour des lignes â fente (par exemple décrites dans MTT Symp. Dallas, mai 19^9» pages 106 - 107) seules les lignes de forces électriques se situent dans un plan petpendiculaire à l'axe longitudinal de la ligne de transmission, tandis que les lignes de force magnétiques se situent dans des plans parallèles à l'axe longitudinal et per-35 pendiculaires aux surfaces conductrices où. la fente est formée. Des lignes à fente sont en fait des lignes de transmission symétriques et le couplage se fait entre les deux surfaces conductrices, de part et d'autre de la fente. Lorsqu'une ligne en forme de bande et une ligne à fente 40 sont placées parallèlement entre elles, il ne se produit contrairement au 71 04773 3 2079432 caB normal de conducteurs parallèles aucun couplage entre les lignes, du fait que les lignes de force magnétiques sont perpendiculaires entre elles. Si les lignes se croisent à angle droit, il se produit un fort couplage du fait que les lignes de force magnétiques de la ligne en forme de 5 bande sont parallèles à celles de la ligne à fente, dans la fente. Ce couplage est symétrique et il n'y a pas d'effet directionnel. Toutefois, si les deux lignes se croisent sous tin angle faible, les lignes de force magnétiques ne sont pas entièrement perpendiculaires entre elles et il subsiste donc un certain couplage. C'est ainsi 10 quêà différent»3points le long des lignes, à l'intérieur du trajet sur lequel le couplage se fait, de l'énergie est transmise d'une ligne & l'autre. En ce qui concerne les ondes dans le sens direct, les couplages partiels se supportent mutuellement. Bien que l'énergie transmise par unité de longueur soit faible, mais que d'autre part le trajet sur lequel 15-le couplage se fait est grand, le couplage total est important et est environ égal â celui obtenu dans le cas où les lignes se croisent à angle droit. PQur des ondes dans le sens inverse, le couplage est destructif comme pour le couplage directionnel de guides d'onde précité, 20 c'est-à-dire que les différences de phase qui se produisent par suite de différences de temps de transit, éliminent en moyenne mutuellement les différents couplages partiels et les ondes se compensent donc mutuellement. Le couplage dans le sens inverse présente en fonction de la fréquence un caractère périodique et est dans les maxima égal à l'énergie qui est dé-25 couplée sur une longueur de couplage d'un quart de longueur d'onde. A mesure que l'angle entre les deux lignes de transmission est plus petit et que par conséquent le trajet de couplage est plus long (en particulier un nombre pélevé de longueurs d'onde) l'énergie découplée par quart de longueur d'onde est plus petite et le couplage dans le sens indésirable 30 est donc plus petit. La description qui va suivre en regard du desBin annexé, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La fig. 1 est une vue en plan du côté de la ligne à fente tandis que les figures 2a et 2b sont des coupes partielles à différents 35 endroits le long de la ligne, perpendiculairement à l'axe longitudinal. Sur la fig. 1, un support en forme de plaque 1 en matériau diélectrique supporte une mince couche conductrice 2 munie d'une fente étroite 3. La largeur de cette fente est par exemple égale à quelques dizaines de microns. 3)e l'autre côté du support 1 se trouve une bande 40 conductrice 4 qui croise la fente 3 sous un angle très faible, de sorte 71 04773 4 2079432 qu'il existe un long trajet de couplage. La fente 3 se termine aux deux extrémités dans des évidements 5 et 6. La ligne de transmission â fente 3 est couplée à ses extrémités à des lignes de transmission concentriques 7 et 8 dont l'enveloppe extérieure et les conducteurs intérieurs sont rèliés 5 à la couché conductrice 2 en des points situés de part et d'autre de la fente 3* En tel couplage d'une ligne â fente avec une autre ligne de transmission est connu en soi mais peut également être évidemment remplacé par un autre. Les évidements 5 et 6 forment une impédance élevée entre 10 les points de couplage. Eventuellement la fente peut se prolonger jusqu'aux bords de la couche conductrice 2. Les extrémités de la lâgne en forme de bande 4 peuvent être couplées avec des lignes concentriques (non représentées) alors que les conducteurs intérieurs sont reliés aux extrémités de là bande 4 et les conducteurs extérieurs à la couche conductrice 15 2. Eventuellement les extrémités peuvent être couplées & une autre sorte de ligne de transmission par exemple une autre ligne en forme de bande. Si par exemple une onde est appliquée par l'intermédiaire de la ligne concentrique 7 de l'énergie est découplée vers la sortie 9 de la liande 4, tandis que l'extrémité 10 est pratiquement isolée. 20 Bans une forme de réalisation pratique le facteur de cou plage sur un domaine de fréquence de 1 â 12 GHZ était environ égal â -10 dB avec un écart maximum d'environ 0,2 dB, tandis que la sortie isolée était de plus de 18 dB plus bas. Le taux d'ondes stationnaires dans la ligne de couplage était inférieur à 1.10. Les dimensions du substrat 25 étaient de 2,5 x 5cm2• Le facteur de couplage dépend notamment de l'épaisseur de la couche intermédiaire diélectrique. Si celle-ci est suffisamment mince on peut facilement atteindre un facteur de couplage de -3 dB. De préférence, la longueur de couplage est supérieure à 30 5 longueurs d'onde. 71 04773 5 2079432 REVENDICATION: 1. Couplage directionnel réciproque comportant deux lignes de transmission placées sur des surfaces opposées d'un support diélectrique, alors que les points de couplage sont formés par les extrémités 5 des ligneB de transmission, ce couplage directionnel réciproque étant caractérisé en ce que la première lifge de transmission est réalisée coaae ligne en forme de bande formée par un conducteur électrique placé sur la première surface du support et l'autre ligne de transmission est réalisée comme ligne à fente formée par la fente entre deux surfaces conductrices de i de l'électricité,/l'autre côté du support, alors que l'axe longitudinal du conducteur, du moins à proximité de la fente, forme un angle différent de zéro avec l'axe longitudinal de la fente. bad original