Brevet FR2319240A1 — publié le 19770218

L'invention concerne les circuits de transposition de fréquence pour micro-ondes fonctionnant en bandescentimétrique et millimétrique. Des circuits de transposition e fréquence a-oplicables aux micro-ondes ont déjà été décrits, tel celui objet du brevet français n0 1.286.635 déposé le 28 novembre 1Cl60 pour "Installa- tion de changement de fréquence pour ondes élecbro-magaébiques très courtes" La figure 1 représente un circuit de transposition de fréquence selon ce brevet.Il comporte un circulateur 1 à quatre portes relié à un oscillateur local Ol à fréquence Îos à une diode mélangeuse 2 recevant par ailleurs le signal à fréquence fi à transposer, à un filtre passe-bande 3 et à une charge adaptée 4 respectivement par les portes 5, 6, 7 et 8. Le battement de l'onde locale à fréquence fo avec l'onde à fréauence intermédiaire fi engendre deux bandes latérales dont l'une est transmise après la traversée du filtre 3 tandis que ltautre, réfléchie à l'entrée du filtre 3, est dissipée dans la charge adaptée 4. me but de la présente invention est un circuit de transposition de fréquence pour micro-ondes délivrant une bande latérale unique avec une perte de conversion aussi faible que possible. Le circuit de transposition de fréquence pour micro-ondes selon l'invention est caractérisé en ce qutil comporte un circu lateur à trois portes dont une première porte est reliée à un osc# lateur local lui délivrant une onde à fréquence fO, dont une deuxième porte est reliée à l'entrée d'un filtre passe-bande, relié à une structure mélangeuse recevant par ailleurs une onde à fréquence intermédiaire fi ayant un spectre de largeur Afi et en ce que la bande passante dudit filtre est comprise entre la fréquence f et o la fréquence fo + fi + fi/2 , en sorte que la troisième porte du circulateur délivre une onde transposée à fréquence fo + fi ayant un spectre de fréquence de largeur égale à tfi le circuit de transposition de fréquence pour micro-ondes selon l'invention présente les avantages suivants - il introduit un écart supérieur à 20 dB entre la bande latérale conservée et la bande latérale éliminée - il introduit un facteur de conversion amélioré par rapport à celui du circuit représenté sur la figure 1 d'au moins 1 dB. Te circuit selon l'invention est réalisable sous forme micro-onde intégré aussi bien qu'en technologie guide d'ondes. ous cette dernière forme il présente les avantages supplémentaires suivants - il est réalisable sous la forme d'un bloc métallique standard dans toute la bande passante du guide d'ondes employé, comportant un circulateur en Y à large bande, un logement pour le filtre et un étage mélangeur à large bande, seul le filtre dépend de la fréquence à transposer; - la réalisation en série de blocs standard, ainsi que 11 emploi d'un petit nombre d'éléments, rend leur réalisation économique; - il introduit des pertes de conversion sensiblement indépendantes de la position de la bande passante sélectionnée à l'intérieur de la bande passante du guide d'ondes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description illustrée des figures 1 à 6 données à titre illustratif et nullement limitatif, dans lesquelles - la figure 1 représente schématiquement un circuit de transposition de fréquence selon l'art antérieur - la figure 2 représente le schéma du circuit de transposition de fréquence selon l'invention - la figure 3 représente la forme générale de la bande passante du filtre incorporé au circuit selon l'invention - la figure 4 représente un circuit micro-onde. intégré selon l'invention, fonctionnant dans la bande centimétrique;; - la figure 5 représente une vue latérale d'un circuit selon l'invention réalisé en technologie guide d'ondes, fonctionnant dans la bande millimétrique - la figure 6 représente la coupe longitudinale de la réalisation précédente. La figure 1 a déjà été décrite dans ce qui précède. La figure 2 représente le schéma d'un circuit de transposition de fréquence selon l'invention. On a conservé aux éléments communs aux figures 1 et 2 les numéros repères qu'ils avaient sur la première figure. Le nouveau circuit comporte un circulateur 9 à trois portes 5, 6, 7. la porte 5 du circulateur 9 est reliée à un oscillateur local OL délivrant une onde entretenue à fréquence fo. La porte 6 du circulateur 9 est reliée à l'entrée d'un filtre passe-bande 13 dont le gabarit est représenté sur la figure 3. La sortie du filtre 13 est reliée à un étage mélangeur 2 alimenté par une onde à fréquence fi modulée dans une bande # fireprésen- tant l'information à transmettre. Le filtre 13 ayant une bande passante comprise entre fo et fo + fi + iNfi/2, f i' seule la bande latérale supérieure est transmise par la porte du circulateur 9 pratiquement sans atténuation, tandis que la bande latérale inférieure est atténuée d'au moins 20 dB par rapport à la précédente. La figure 4 représente d'une façon schématique un circuit selon l'invention sous la forme d'un circuit micro-onde intégré fonctionnant en bande centimétrique. Cette réalisation comporte un substrat 40 contenu dans un boitier non représenté. le substrat 40 porte un circulateur 49 à trois portes relié par une première porte 45 et une transition du boitier à un oscillateur local délivrant une onde sinusoidale à fréquence fO. Une deuxième porte 46 du circulateur 49 est reliée à l'entrée d'un filtre 43. La troisième porte 47 du circulateur 49 est reliée à une sortie constituant la sortie du circuit de transposition de fréquence selon l'invention.Une diode mélangeuse 42 relie la sortie du filtre 43 à une entrée par laquelle le circuit est alimenté au moyen d'une onde à fréquence intermédiaire f1, ayant un spectre de fréquence de largeur \fi. le filtre 43 de réalisation connue en soi comporte essentiellement des conducteurs imprimés et des résonateurs diélectriques schématisés par les deux ronds. La figure 5 représente une vue latérale d'un circuit selon l'invention réalisé en technologie guide d'ondes. Sur cette vue une ligne aa sépare une embase 10 d'un couvercle 11. Le couvercle 11 constitue l'une des parois des guides d'ondes ménagés dans l'embase 10 sous forme de rainures. La figure 5 représente, en outre, une bride de raccordement 12 de guide d'ondes constituant l'une des portes du circulateur 9 du schéma général La ligne bb perpendiculaire à la ligne aa figure le face d'assemblage de l'ensemble constitué de l'embase 10 et du couvercle Il avec l'ensemble constitué d'une embase 101 et d'un couvercle 111.L'assemblage effectué le long & une~face plane apparaissant selon la ligne bb met en oeuvre le dispositif décrit dans le certificat d'utilité déposé par la demanderesse le 10 Juillet 1975 sous le titre " Assemblage de composants utilisant la technologie guided'ondes " schématisé en 14. Une entrée coaxiale 13 destinée à recevoir l'onde à fréquence intermédiaire f. est fixée au barillet 26 se logeant dans une ouverture de l'ensemble 110-111. La figure 6 représente une coupe des embases 10 et 101 par un plan parallèle à aa passant par le plan de symétrie du guide 12 de trace x-x sur la figure 5. Les embases 10 et 101 sont situées de part et d'autre de la ligne d'intersection BD de la face d'assemblage de 10 et 101 avec le plan de la figure 6. L'embase 10 présente trois gorges 15, 16 et 18 reliées respectivement à l'entrée sugguide 122 à la sortie sur guide 17 et à une rainure 19 de l'embase 101. la rainure -19 présente, à son entrée, un logement destiné à recevoir le filtre 33. On a représenté en 20 des brides de fixation du filtre comportant une section de guide de section droite identique à celle des guides délimités partiellement par la rainure 19 et comportant des plongeurs capacitifs 21 et des barreaux selfiques 22, ainsi qu'il est bien connu. Le filtre 43 est introduit dans son logement avant assemblage de 10 et 101. la rainure 19 se prolonge en 23 dans le barillet 26 et son extrémité est occupée par le piston de court-circuit 27. fla diode mélangeuse portée par la monture contenue dans le barillet 26 est schématisée en 24o Le circulateur, schématisé en 25, se trouve au point d'intersection des trois rainures 15, 16 et 18. la bride 12 permet le raccordement avec l'oscillateur local délivrant une onde à fréquence fo ; la bride 17, celui avec le circuit d'utilisation recevant l'onde modulée à fréquence fo + fi + #fi/2. A titre d'exemple illustratif et non limitatif, un circuit de transposition de fréquence sur guide d'ondes utilisable dans la bande comprise entre 33 et 50 Ghz va être décrit. Dans ce circuit, les gorges telles que 15, 16 et 18, ainsi que le canal 19 du filtre 3 ont une section identique à celle du guide normalisé sous la référence RG 97/U le circulateur en Y 25 incorporé dans le circuit selon l'invention a une bande passante de 6 Gaz. la bande passante du guide RG 97/U est couverte au moyen de circulateurs ne différant entre eux que par les dimensions des prismes et de leur substrat adaptateur. les caractéristiaji-es communes à ces circulateurs sont les suivantes - les usinages effectués dans l'embase 10 qui les concernent sont identiques - la perte d'insertion est inférieure à 0,4 dB - le découplage est supérieur à 20 BB - le taux d'onde stationnaire qu'ils présentent est inférieur à 1,2. Dans une application particulière en mélangeur d'émission d'un système de transmission téléphonique, les filtres correspondent à chacun des groupes tertiaires de la bande comprise entre 33 et 5û GEz, leurs cotes extérieures communes sont les suivantes - longueur : 30 mm - largeur : 9,15 mm - épaisseur : 4,88 mm Comme exemple on cite les performances du filtre de fréquence centrale 39 SHz. Il introduit une perte d'insertion de 0,13 dB dans la bande passante et une atténuation supérieure à 17 d3 en dehors de la bande comprise entre les fréquences 36,7 et 42 GHz. Le circuit de transposition de fréquence décrit à titre d'exemple fonctionne avec une fréquence intermédiaire égale à 1450 MHz. lorsque la puissance de l'oscillateur local est maintenue a' 23 d3m, les pertes de conversion mesurées, avec 2 da de compression par rapport à la fréquence de l'onde intermédiaire, sont égales à 6,5 dB lorsque la fréquence de l'oscillateur local est de 38,150 Ghz, par exemple. Sr vue de comparer le fonctionnesent du circuit de transposition de fréquence selon l'invention avec celui d'un circuit selon l'art antérieur tel au'il est représenté sur la figure 1, il a été réalisé un circuit comportant deux circulateurs à trois portes identiques à celui qui a été utilisé dans le circuit selon l'invention, reliés en série pour réaliser un circulateur à quatre portes. Un oscillateur local délivrant une onde à fréquence égale à 38,150 Gdz avec un niveau égal à 23 dBm a été relié à la première porte du circulateur, une diode mélangeuse recevant une onde intermédiaire à la fréquence 1450 MHz a été reliée à la deuxième porte du circulateur. Une onde à fréquence égale à 39,600 Gh a été délivrée à la troisième porte du circulateur avec un facteur de conversion égal à 7,7 dB lorsque le facteur de compression était égal à 2 dB. R E V E N D I C A T I O N S 1. Circuit de transposition de fréquence nour micro- ondes caractérisé en ce outil comporte un circulateur à trois portes dont une première porte est reliée à un oscillateur local lui délivrant une onde à fréquence fo, dont une deuxième porte est reliée à l'entrée d'un filtre passe-bande relié par sa sortie à un étage mélangeur recevant p-r ailleurs une onde modulée à fréquence intermédiaire fi ayant un spectre de fréquence de largeur # fi, la bande passante dudit filtre étant comprise entre la fréquence f et la fréquence fo + fi + #fi/2, et dont la troisième porte délivre une onde transposée ayant un spectre de fréquence de largeur égale à ~2 fi autour de la fréquence f0 + i i 2. Circuit de transposition de fréquence réalisé en technolotie guide d'ondes selon-la revendication 1. caractérisé en ce qu'il est constitué d'un filtre passe-bande de dimensions extérieures indépendantes de la bande passante, associe à une embase et à un couvercle métalliques à haute conductibilité réalisés chacun en deux parties formant après assemblage un bloc paralle- lépipédique présentant une entrée en guide d'ondes normalisée recevant ladite onde à fréquence Is, une entrée coaxiale recevant ladite onde à fréquence intermédiaire f. et une sortie en guide d'ondes délivrant ladite onde transposée f + fi o i 3. Circuit de transposition de fréquence selon la revendication 2 caractérisé en ce que la première partie de ladite embase comporte des gorges formant guide d'ondes disposées en T et un logement destiné à recevoir ledit filtre de dimensions coan-s- tantes dans toute la bande passante du guide normalisé utilisé. 4. Circuit de transposition de fréquence selon la revendication 2 caractérisé en ce aue la deuxième partie de ladite embase présente des dimensions constantes dans toute la bande passante du guide d'ondes normalisé utilisé. 5. Circuit de transposition de fréquence selon la revendication 2 caractérisé en ce que ledit filtre est réglé avant son montage dans le circuit de transposition de fréquence.