Brevet FR2186651A1 — publié le 19740111

La présente invention est relative aux dispositifs de mesure de phase et se rapporte plus particulièrement à de tels dispositifs utilisés pour la mesure de phases d'ondes progressives. On connaît des dispositifs de mesure de phase dans lesquels on relève la phase d'une onde stationnaire ou d'une onde réfléchie seule. Dans le premier cas, on utilise une ligne de mesure classique, ce qui rend la mesure imprécise en raison de la nécessité de rechercher un minimum qui est d'autant plus flou que le taux d'onde stationnaire,lu par la ligne de mesure, est faible. L'erreur de mesure est principalement fonction de l'habileté de l'opérateur et de son acuité visuelle. Dans le second cas, on doit faire appel à un montage complexe et couteux constitué, principalement, d'un coupleur de directivité élevée et d'un indicateur de phase présentant de très hautes performances. En outre, la nécessité de connexions intermédiaires sous forme de câbles coaxiaux abaisse la fiabilité de l'ensemble. La présence inévitable de réflexions multiples entre l'indicateur de phase et l'onde réfléchie nécessite de prévoir également une voie auxiliaire de compensation à réglage critique pour supprimer l'erreur de phase due à ces réflexions. L'invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus. Elle a donc pour objet un dispositif de mesure de phase pour ondes progressives, comportant une ligne de mesure sous forme d'un tronçon de guide d'onde, pourvue d'un chariot déplaçable sur la ligne, caractérisé en ce que, sur le chariot, sont montées deux diodes détectrices de sens opposés, connectées respectivement à deux sondes solidaires du chariot et pénétrant dans la cavité du guide d'onde, un indicateur de zéro étant connecté aux bornes des circuits constitués par une sonde et sa diode associée, branchés en parallèle. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple la Fig. 1 représente un schéma du dispositif de mesure de phase suivant l'invention, ainsi que la position des sondes du dispositif par rapport à un plan de minimum d'une onde la Fig. 2 est le schéma électrique équivalent du dispositif de la Fig. 1 ; et la Fig. 3 est une vue de dessus d'un mode de réalisation préféré du dispositif de mesure de phase suivant l'invention. Le dispositif de mesure de phase représenté à la Fig. 1 comporte principalement une ligne de mesure 1 telle qu'un tron çon de guide d'onde. Le guide d'onde 1 présente, sur sa face latérale supérieure, une fente longitudinale 2 dans laquelle sont engagées deux sondes 3 et 4 montées sur un chariot 5 dépla çable sur le guide d'onde 1. Les sondes 3 et 4 sont reliées restectivement à un détecteur hyperfréctuence par l'intermédiaire de tiges métalliques 6 et 7 traversant des pistons 8 et 9 de court-circuit, ces pistons pouvant se déplacer, perpendiculairement à l'axe de la ligne de mesure, dans des tubes métalliques 17 et 18. La position de ces pistons est liée à la longueur d'onde de fonctionnement du dispositif de mesure. La position des tiges 6 et 7 et donc la profondeur de pénétration des sondes 3 et 4 dans la ligne de mesure 1 est ajustable, indépendamment de la position des pistons 8 et 9 de court-circuit. Dans le mode de réalisation choisi, les tiges 6 et 7 sont connectées respectivement à des diodes détectrices 10 et 11 qui sont, par exemple, des cristaux de silicium. La cathode de la diode 10 est connectée à une borne d'un galvanomètre 12 indicateur de zéro, par l'intermédiaire d'une resistance 13, tandis que son anode est connectée directement à la tige 6. La cathode de la diode 11 est connectée directementà la tige 7, tandis que son anode est reliée à ladite borne du galvanomètre 12 par une résistance 14. L'autre borne du galvanomètre 12 est connectée à la masse. Les points de jonction des diodes 10 et 11 et de leurs résistances correspondantes 13 et 14 sont connectés à la masse, respectivement par l'intermédiaire de condensateurs de découplage 15 et 16. On voit donc que les diodes détectrices 10 et 11 sont montées l'une en diode détectrice directe, et l'autre, en diode détectrice inverse, de sorte que le galvanomètre 12 mesure en permanence la somme des valeurs des signaux délivrés par les sondes 3 et 4.. Les diodes 10 et 11 se trouvant en parallèle, chaque diode est liée à l'impédance de charge de l'autre qui dépend, en particulier, de la température. Chaque diode se comporte également comme source de courant continu vis-à-vis de l'autre. Etant donné la faible résistance interne des diodes dans le sens direct, ce courant est important et crée une polarisation qui perturbe leur caractéristique en permanence. La présence des résistances 13 et 14, calculées en fonction de l'impédance interne du galvanorètre 12, permet d'éviter cette perturbation tout en conservant au dispositif sa sensibilité de mesure. La distance séparant les deux sondes 3 et 4 est sensiblement égale au quart de la lonaueur d'onde se propageant dans la ligne de mesure 1. Pour une fréquence de 3 C.Hz, la diode 10 peut être avanta-eu- sement un cristal de type 1N23C, tandis que la diode 11 peut être un cristal du type 1N23CR. Pour effectuer une mesure de phase, on dénlace le chariot 5 sur la ligne de mesure dans laquelle se propage l'onde dont on veut mesurer la phase. Lorsque les sondes 3 et 4 sont placées aux points a et d équidistants d'un plan de minimum m de l'onde, les courants redressés par les diodes 10 et 11 sont de valeurs égales et de sens opposés, de sorte que la cralvanomètre 12 indiaue zéro. Le dispositif qui vient d'être décrit est très fiable grâce à son extrême simplicité. I1 est, en outre, très sensible car l'écuilibre du sont, représenté à la Fig. 2 et aui correspond au montaae de la Fig. 1, est lié aux pentes cumulées des deux parties, vues par les diodes 10 et 11, de la courbe représentant le carré du champ. Avec une terminaison en extrémité de ligne présentant un taux d'onde stationnaire de 1,3, la précision de lecture de phase, obtenue avec le dispositif suivant l'invention, est de l'ordre de + 0,24", alors qu'elle n'est que de + 1,2" avec une ligne de mesure ordinaire. La résolution de lecture est augmentée dans un rapport de 5. La Fig. 3 montre un mode de réalisation préféré du disnositif de mesure de phase suivant l'invention. Sur la ligne de mesure 1 pourvue de sa fente longitudinale 2, est monté le chariot 5 qui est pourvu, comme précédemment, des deux sondes 3 et 4 placées dans des tubes métallisues 17 et 18 et déplaçables verticalement dans la ligne de mesure 1. A chaque sonde, est associé un porte-diode 19 et 20, dans lequel est logée une diode de détection (non représentée). A chaque porte-diode est fixée une prise mâle 21,22 d'un connecteur coaxial. La prise femelle 23, associée à la prise mâle 21 et la prise femelle 24, associée à la prise mâle 22, sont fixées à une face d'un boitier 25 qui contient les resistances 13 et 14 et les condensateurs de découplage 15 et 16. La face opposée du boîtier 25 porte une prise mâle 26 d'un connecteur coaxial, destinée à relier l'ensemble à un galvano- mètre indicateur de zéro non représenté. Entre les sondes 3 et 4, est monté une troisième sonde 27 portée par un support 28, auquel est associé un porte-diode 29 contenant une troisième diode de détection du taux d'ondes stationnaires. Sur le portt-diode 29, est fixée une prise mâle 30 d'un connecteur coaxial de liaison de cette troisième sonde à un appareil de mesure du taux d'ondes stationnaires non représenté; Avant son utilisation, le dispositif de mesure de phase suivant l'invention nécessite certains réglaaes. Les diodes directe et inverse 10 et Il (Fig. 1) sont appairées de manière à indiquer un même taux d'ondes stationnaires à 10 % près. Les indications positive et négative de l'indicateur de zéro 12 sont égalisées par un enfoncement approprié des sondes 3 et 4 dans la liante de mesure. Le réglage initial est effectué en appliquant divers taux d'ondes stationnaires à la ligne de mesure. Dans un but de clarté, on suppose que l'admittance liée à ces taux d'ondes stationnaires présente toujours la même phase. Le rôle de la troisième diode contenue dans le porte-diode 29 représenté à la Fig. 3 est précisément le contrôle du déphasage initial lié aux variations du taux d'ondes stationnaires appliaué à la ligne de mesure. Ce contrôle est effectué par double mesure. Soit 9 le plan du minimum correspondant à un taux d'ondes stationnaires de 2 et 9 + e, le plan du minimum pour un taux de 1,3. En conservant un taux d'ondes stationnaires de 1,3, on place le chariot 5 sur'9- e et on ajuste l'enfoncement de l'une des sondes 3 ou 4 jusqu'à ce que l'indicateur 12 marque à nouveau zéro. On remarquera que l'indicateur marque zéro si les sondes 3 et 4 se trouvent de.part et d'autre, soit d'un minimum, soit d'un maximum. Pour lever cette ambiguïté, il suffit de repérer le sens du déplacement du spot du galvanomètre au voisinage d'un plan de minimum. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de phase pour ondes proaressives, comportant une ligne de mesure sous forme d'un trorcon de druide d'onde, pourvue d'un chariot dénlaçahle sur la ligne, caractérisé en ce que, sur le chariot (5), sont montées deux diodes détectrices de sens opposés (10,11) connectées resnectivement à deux sondes (3,4) solidaires du chariot (5) et pénétrant dans la cavité du guide d'onde (1), un indicateur de zéro (12) étant connecté aux bornes des circuits constitués par une sonde (3,4) et sa diode (10,11) associée, branchés en parallèle. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les sondes (3,4) sont séparées par une distance sensiblement égale au quart de la longueur d'onde du signal se propageant dans la ligne de mesure (1). 3. Dispositif suivant l'une quelconaue des revendications 1 et 2, caractérisé en ce aue les diodes (10,11) sont connectées à l'indicateur de zéro par l'intermédiaire de résistances (13,14) et en ce que des condensateurs de décounlaae (15,16) sont respectivement connectés aux points de jonction des diodes (10,11) et de leurs résistances correspondantes (13,14). 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les résistances (13,14) et les condensateurs de découplage (15,16) sont montés dans un boîtier (25) connecté à des porte-diodes (19,20) solidaires du chariot (5) au moyen de connecteurs coaxiaux (21,23 et 22,24). 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'entre les sondes (3,4), est disposée une troisième sonde, à laquelle est associée une troi sième diode de détection du taux d'ondes stationnaires, montée dans un porte-diode (29) solidaire du chariot (5).