Brevet FR2134295A1 — publié le 19721208

L'invention concerne les circuits résonnants en très haute fréquence, particulièrement ceux qui, réalisés en technologie coa xiale, sont couplés à un élément actif qui leur est incorporé. On cherche à obtenir un circuit résonnant de grande surtension, mécaniquement réglable, dans lequel l'élément actif est par exemple un oscillateur à l'état solide du type diode "Gunnt ou tout autre dispositif à semiconducteur de petite dimension. Pour bénéficier des avantages de la miniaturisation de ce type d'oscillateurs, il conviendrait de réaliser un circuit résonnant de très petite dimension. Or on sait que, pour obtenir une grande surtension de circuit résonnant, on doit établir un système d'ondes stationnaires dans un circuit de caractéristiques très homogènes. Ce n'est pas le cas de la partie du circuit contenant l'élément oscillateur,par exemple un générateur "GUNN", et l'élément de couplage, par exemple sonde coulissante. On est donc conduit à coupler cette partie de circuit avec un véritable résonateur, par exemple une ligne coaxiale présentant une longueur électrique convenable, auiÎinnii une demilongueur d'onde. Toutefois, cette longueur minimale peut représen- ter encore une dimension prohibitive. Si l'on songe à remplacer l'air , dans la ligne coaxialepar un milieu de grande constante diélectrique, afin de diminuer les dimensions, on aboutit à une difficulté d'ordre pratique : on ne peut plus accorder la longueur électrique comme dans le cas de l'air avec un piston coulissant constituant un court-circuit mobile de qui revient à dire que le circuit résonnant ne fonctionnera plus que sur une seule fréquence. L'invention remédie à cet inconvénient. le circuit oscillant selon l'invention comporte trois tronçon de circuits coaxiaux couplés dont le diélectrique est alternative ment de l'air et un isolant à grande constante diélectrique, le premier tronçon ayant une longueur fixe, contenant de l'airs le deuxième tronçon de longueur également fixe contenant ledit isolant et le troisième tronçon de longueur variable,permettant l'accordes contenant de l'air. En outre, les conducteurs internes aes-premiet et troisième tronçons ont le même diamètre que le conducteur externe du deuxième tronçon, ce qui facilite l'insertion du deuxième tronçon entre le premier et le troisième. l'invention sera mieux comprise et d'autre itiques apparaîtront au moyen de la description qui suit et des dessins annexés parmi lesquels La figure 1 est un schéma de principe d'un générateur connu utilisant une source à l'état solide La figure 2 est le schéma de la partie haute fréquence d'un circuit résonnant du même type que celui de la figure 1. La figure 3 représente, schématiquement, un circuit résonnant conforme à l'invention. la figure 4 est une coupe schématique d'un mode de réalisation de l'invention. Suivant le principe connu des sources à l'état solide, on obtient une résonance sur une fréquence Fo en alimentant par exemple une diode "GUNN" G d'entrée E et de sortie 3, en faisant débiter une batterie B à tension continue ou pulsée V0 entre l'entrée E et la masse N. Entre la sortie S et la masse, on dispose un circuit résonant composé d'une inductance L0 en parallèle avec une Ca- pacité C0 elle-mEme en parallèle avec une charge Ro. On obtient la résonance en ajustant soit la tension V soit les éléments I et C0 du circuit résonnant. En courant alternatif de fréquence F, le schéma équivalent est représenté figure 2, où des éléments supplémentaires ont été précisés. La diode "GUNN" G équivaut à un générateur g aux bornes dune capacité c débitant sur un circuit d'accord et d'utilisation. Dans ce circuit, on trouve une capacité variable k repré- sentant l'équivalent électrique du dispositif de couplage P constitué, par exemple, par une sonde à enfoncement variable (non reprS- sentée), L'inductance variable L permet l'accord sur la capacité C, et la capacité variable K permet l'adaptation de la charge R0. En pratique, cette inductance variable sera celle qui est vue à lt entrée d'une ligne de transmission de longueur variable. Dans le schéma, figure 3, du dispositif selon l'invention, on voit que l'ensemble des éléments de circuit résonnant est compris à l'intérieur d'un conducteur cylindrique t de diamètre D2 dont le fond Il est traversé par un conducteur axial 2 de diamètre d1 interrompu pour permettre l'insertion de la diode G et d'un conducteur 21 de diamètre . Un deuxième conducteur cylindrique 41 entoure l'axe 2. Il présente deux fonds 411 et 4t2. le fond 411 est proche du conducteur 21 à une distance e. Ce fond est percé en son centre de façon à être isolé de l'axe 2. le fond 412 est au contraire fermé0 le cylindre 41 est rempli d'un isolant 50 de constante dié- lectrique E .Un piston 32 coulisse sur le conducteur 41 sous l'action d'une tirette manuelle 3t. le dispositif de couplage avec l'extérieur est une sonde P. On voit que la ligne coaxiale comprend trois tronçons t - un tronçon de longueur H, fixe, correspondant sensiblement au conducteur 21 - un tronçon de longueur h, variable, prolongeant le pre mier Jusqu'au piston 32 - un troisième tronçon dont la longueur est un multiple de la demi-longueur d'onde, situé à l'intérieur du conducteur 41. C'est l'ensemble des trois tronçons qui doit être accordé pour obtenir la résonance et qui constitue l'inductance B. L'em- périence montre que ceci est réalisable dans un domaine de fréquences de l'ordre de quelques pour cent d'une fréquence donnée en agissant sur le piston 32. Ta longueur totale du premier et du troisième tronçon est pratiquement inférieure au quart de la longueur d'onde. On obtient de bons résultats en égalisant les impédances caractéristiques des trois tronçons. Il faut et il suffit pour cela que l'on ait la relation avec n = Ci ( & constante diélectrique) la figure 4 représente,schématiquement et en coupe,un mode de réalisation de l!inverX 6- trouve le cylindre 1, l'axe 2, le piston 32 et la tirette 31, le conducteur 41, le diélectrique 50.Toutefois, la diode G est insérée dans le conducteur 21 au voisinage du fond 11 à une distance égale environ au quart de la longueur du conducteur 21 sans que cette valeur soit particulièrement critique. On a ajouté des organes destinés à faciliter l'iso- lement et la solidité de l'ensemble. Ainsi, entre le fondtl et le conducteur 1, on trouve une rondelle isolante6,par exemple en mica de quelques centièmes de mm d'épaisseur. La sonde 5 porte un manchon isolant 51 entouré d'un manchon métallique 52 qui coulisse dans l'ajutage 3 monté sur le cylindre 1. Le bottier 62 de la diode 6 comporte une tête filetée 61 vissée dans le conducteur 21 et une face plane 63 soudée au conducteur 21 (dans sa deuxième partie). A l'autre extrémité du conducteur 21, entre celui-ci et le fond 411 est placée une rondelle 7 de diélectrique par exemple en polytétrafluoréthylène. Il y a lieu de remarquer qu'une épaisseur de l'ordre du milLi- mètre suffit à assurer l'espace libre, au point de vue électroma gnétique entre le conducteur 21 et le cylindre rempli de diélectrique 50. A titre dlordre de grandeur, on peut citer une réalisation destinée à fonctionner sur la fréquence 2,5 GHz + 0,1 GEz avec un diélectrique en verre ( & 6,3). L'impédance caractéristique des tronçons de cable coaxial est de l'ordre de 40 à 50 ohms et la longueur totale du dispositif est de 3 à 4 cm dans le cas d'un tronçon comportant du verre de tordre de la demi-longueur d'onde dans le verre soit 1,21 cm à a fréquence médiane de 2,5 GHz. Un autre avantage de l'invention est tiré de la simplicité de la réalisation. En effet, gråce au fait qu'un même conducteur central sert de support aux deux tronçons de coaxiaux, on parvient facilement à construire un ensemble de très grande précision, ce qui est particulièrement important en hyperfréquence. L'invention est applicable aux circuits résonnants utilisés comme récepteur d'ondes. R E V E N D I C A T I O N S 1. Circuit résonnant, du type mécaniquement réglable, destiné à titre utilisé en hyperfréquence, caractérisé en ce qu'il comporte un premier, un deuxième et un troisième tronçon de ligne coaxiale, le premier et le troisième tronçon possédant un diélectrique constitué par un gaz ou du vide et le deuxième tronçon possédant un diélectrique constitué par un isolant à grande constante diélectrique ; que le premier tronçon, de longueur fixe, présentant un conducteur interne de diamètre extérieur (Dt) et un conducteur externe de diamètre intérieur (D2) est couplé > avec le deuxième tronçon de longueur fixe dont le conducteur ex terne a le mdme diamètre extérieur (D ) que le conducteur interne du premier tronçon ; que le troisième tronçon, est couplé s avec le premier et le deuxième tronçon ; et que ledit troisième tronçon présente un conducteur externe et un conducteur interne respectivement de même diamètre que les conducteurs externe et interne du premier tronçon (figure 3) des moyens de réglage étant prévussur ce troisième tronçon pour obtenir l'accord. 2. Circuit résonnant selon la revendication 1, caracterisé en ce qu'il comporte un élément actif G à l'état solide constit1aart un oscillateur couplé audit circuit résonnant (figure 3). Cet élé ment actif étant inséré dans le premier tronçon. 3. Circuit résonnant selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit élément actif est une diode "Gunn". 4. Circuit résonnant selon l'une des revendications 1, 2, et 3, caractérisé en ce que ledit isolant est constitué par du verre ou de la silice fondue. 5. Circuit résonnant selon l'une des revendications 1,2, 3 et 4, caractérisé en ce que les trois tronçons ont la mtme impédance caractéristique.