Brevet FR2176479A1 — publié le 19731102

La présente invention concerne un circuit hyperfréquence dans lequel sont accordées simplement deux fréquences d'un amplificateur paramétrique. Dans les dispositifs connus de ce genre le battement "image" est obtenu par le moyen de composants actifs tels que des varactors qui sont des diodes à jonction ayant une capacité de charge d'espace variant fortement avec la tension lorsqu'elles sont polarisées en inverse. Ces composants actifs permettent de réaliser une addition, une soustraction ou une multiplication de fréquences pourvu que l'on dispose de cavités résonantes aptes à extraire le signal à la fréquence résultante. Les dispositifs permettant cette transformation s'appellent mélangeur de fréquences quand on veut réaliser une addition ou une différence de deux fréquences, multiplicateur de fréquences quand on veut obtenir une harmonique de fréquence multiple de la fréquence injectée ou amplificateur paramétrique.Dans ce dernier cas, l'amplificateur met à profit l'apport d 'éner- gie externe en provenance d'un oscillateur auxiliaire de "pompe" en utilisant la fréquence image-battement entre la fréquence de signal et celle de la "pompe"- et en accordant le signal à amplifier, le signal de "pompe" et la fréquence image grâce à des éléments accordés sur les fréquences de ces signaux. Pour qu'il y ait amplification il faut que la fréquence du signal à amplifier soit inférieure à celle de la pompe, la fréquence image étant la différence des fréquences de pompe et du signal à amplifier. Le gain de l'amplificateur dépend du rapport de la fréquence image à la fréquence du signal à amplifier.La fréquence image et par conséquent la fréquence de pompe doivent être élevées. Jusqu a présent les circuits d'accord hyperfréquence nécessitaient la présence de deux cavités résonnantes l'une pour la fréquence pompe et l'autre pour la fréquence de battement dite également "idler" ou "image". Ces circuits étaient réalisés de la façon suivante : au croisement de deux guides rectangulaires se coupant à angle droit était disposée une diode varactor connectée à un cable coaxial perpendiculaire au plan des deux guides. Par une extrémité du premier guide parvenait le signal à la fréquence de pompe. A l'autre extrémité du meme guide était disposé un courtcircuit variable réalisant l'accord de la cavité contenue dans le premier guide sur la fréquence pompe.Le signal à amplifier était injecté par le câble coaxial et il ressortait amplifié par le même câble coaxial comme c'est le cas dans une amplification du type à réflexion. La fréquence image obtenue par différence de la fréquence de pompe et de la fréquence signal était accordée dans le deuxième guide de part et d'autre de la diode varactor par deux court-circuits variables. Il en résultait que le fonctionnement d'un amplificateur paramétrique devait etre assuré grâce au réglage de trois pistons nécessaires pour assurer les accords de deux cavités résonnantes. Or un circuit d'amplificateur paramétrique à trois pistons et deux guides est un ensemble complexe et couteux. Le dispositif suivant la présente invention permet d'éviter cet inconvénient. Dans celui-ci en effet il est possible de n'utiliser qu'un seul guide et un seul piston pour parvenir à un résultat identique à celui obtenu par les moyens antérieurs. La présente invention a pour objet un circuit hyperfréquence dans lequel est injectée et engendrée une pluralité d'ondes électromagnétiques de différentes fréquences comportant une diode semiconductrice permettant le battement desdites fréquences, une structure en guide délimitée par un iris et des moyens d'accords variables sur lesdites fréquences, caractérisé par le fait que ladite structure en guide est constituee d'un guide unique, que la position dudit.iris est réglable par l'introduction de cales d'épaisseurs variables, que le diamètre dudit iris est réglable et que ledit moyen d'accord variable est constitué par un piston unique. Un exemple de mise en oeuvre de la présente invention donné à titre purement illustratif et nullement limitatif va etre décrit en référence à la figure unique qui représente schématiquement une vue éclatée d'un amplificateur paramétrique. On voit sur la figure une portion de guide d'onde rectangulaire 1 dont une extrémité est fermée par un piston 2 apte à-se déplacer à l'intérieur du guide et mû par une tige 3 commandée par une vis non représentée. L'autre extrémité du guide est obtenue par une mince plaque métallique 4 percée en son centre d'un iris 5. Une cale 6 constituée par une section de guide rectangulaire 1 et dont l'épaisseur e est déterminée par l'expérimentation est fixée contre l'extrémité du guide 1 de façon à en constituer un prolongement. A l'intérieur du guide 1 est disposée une diode varactor 7 fixée contre la paroi inférieure du guide. Une électrode de la diode est connectée à l'amie d'un conducteur coaxial 8 disposé perpendiculairement à la paroi supérieure du guide 1. La paroi externe du conducteur coaxial 8 est reliée électriquement à la paroi du guide 1.La polarisation de la diode varactor 7 et l'injection du signal à amplifier Fs se font par l'intermédiaire du conducteur coaxial 8. Le signal pompe de fréquences Fp est injecté à travers l'iris 5. Celui-ci joue le rôle d'un transformateur d'impédance et adapte l'impédance d'entrée du signal pompe sur l'impédance de la diode varactor 7. Par l'expérimentation on choisit un iris de diamètre adéquat permettant la meilleure adaptation. Le signal de pompe a pour fréquence Fp = 33 CHz par exemple. Le signal à amplifier peut etre de 4 GHz. La fréquence image Fi est alors de 29 GHz. La cavité doit remplir deux fonctions 1/ - Résonner à la fréquence pompe et procurer un bon couplage de l'énergie de la pompe sur la diode, c'est-à-dire, adapter la diode à la pompe. 2/ - Procurer a la fréquence image engendrée dans la diode un circuit résonnant série, tel que la fréquence image circule à un niveau d'énergie élevé, toute dissipation de cette fréquence image étant évitée, puisque cette fréquence image doit etre remélangée avec la fréquence pompe dans la diode pour recréer la fréquence signal amplifiée. Trois degrés de liberté sufissent pour satisfaire ces deux conditions à savoir a - La position du court-circuit d'amenée par le piston 2 b - La position de l'iris 5 en jouant sur les cales 6. c - Le diamètre de l'iris. Bien que le dispositif qui vient d'etre décrit paraisse le plus avantageux on comprendra que diverses modifications peuvent lui être apportées sans sortir du cadre de l'invention certains des éléments du dispositif pouvant etre remplacés par d'autres susceptibles d'y assurer la meme fonction technique. Notamment le circuit hyperfréquence décrit ci-dessus peut servir comme multiplicateur de fréquences ou comme mélangeur de fréquences outre l'application envisagée aux amplificateurs paramétriques. REVENDICATION 1/ Circuit hyperfréquence dans lequel est injectée et engendrée une pluralité d'ondes électromagnétiques de différentes fréquences comportant une diode semiconductrice permettant le battement desdites fréquences, une structure en guide délimitée par un iris et des moyens d'accords variables sur lesdites fréquences caractérisé par le fait que ladite structure en guide est constituée d'un guide unique, que la position dudit iris est réglable par l'introduction de cales d'épaisseurs variables, que le diametre dudit iris est réglable et, que ledit moyen d'accord variable est constitué par un piston unique.