Brevet FR2371784A1 — publié le 19780616

L'invention concerne un circuit limiteur de tension d'entrée d1 un équipement de télécoinrnunications fonctionnant dans la bande des micro-ondes opérant comme source de bruit utilisable à la vérification des voies de transmission. La protection de l'entrée d'un circuit fonctionnant en basse fréquence au moyen d1un écrêbeur à diodes est connue. Un tel écrêteur comporte essentiellement une résistance de valeur R en série avec deux diodes reliées en parallèle, en sens opposé. lors- que la tension entrée est inférieure à la tension de seuil VO des diodes, leur résistance interne r est élevée devant R et la cloute de tension dans la résistance en série est négligeable de sorte que la tension de sortie du limiteur est sensiblement égale à la tension d'entrée.Au contraire, lorsque la tension d'entrée dépasse la valeur VO il se produit une chute de tension dans la résistance en série dûe au courant des diodes qui maintient la tension de sortie du limiteur à une valeur sensiblement égale à V .Aux basses fré- o quences, la charge et la décharge de la capacité Cj de la jonction des diodes avec la constante de temps Rc. durent un temps négligeable devant la- période des fréquences de la bande passante du limiteur et la tension de sortie est peu perturbée. lorsque la fréquence des signaux à transmettre croit, il est nécessaire de diminuer R pour respecter la condition précédente et lorsqu'on atteint la bande des micro-ondes la résistance en série doit être supprimée et r doit être comparée à l'impédance caractéristique ZO de la ligne de transmission. La figure 1 représente un circuit limiteur de tension à diodes pour micro-ondes dans lequel l'onde d'entrée est introduite entre les bornes 1 et 2 et l'onde de sortie est délivrée entre les bornes 3 et 4.Deux condensateurs 5 et 6 relient respectivement la borne 2 et la borne 4 au conducteur interne 13 d'une ligne de transmission coaxiale dont le conducteur externe 15 est porté au potentiel de référence. Bes diodes 7 et 8 sont reliées en parallèle sur une inductance 9 avec des sens opposés. t1 objet de la présente invention est un circuit limiteur de tension fonctionnant dans la bande micro-ondes dont ltune des diodes qui le composent est utilisée alternativement comme limiteur et comme générateur de bruit blanc de niveau ajustable. te circuit limiteur de tension à diodes fonctionnant dans la bande micro-ondes, susceptible de servir de source de bruit blanc à niveau ajustable selon la présente invention est caractérisé par ltutilisation de diodes Schott;y, l'une d'elles étant associée à une source de tensions continues délivrant à la commande une tension polarisant la diode en inverse lorsque le circuit opère comme générateur de bruit et en direct lorsque le circuit opère comme limiteur. Le circuit limiteur de tension selon l'invention présente les avantages suivants: - le changement dtimpédance consécutif au passage de la polarisation inverse à la polarisation directe et vice-versa étant faible, la gamme des fréquences couvertes avec une atténuation des3 dP atteint 2 Hz quel que soit le mode de fonctionnement du circuit selon l'inventior; - lorsque le courant moyen de la diode varie dans certaines limites le bruit est gaussien, on peut donc ajuster le niveau de bruit à une valeur choisie tant que le courant reste dans ces limites;; - l'utilisation d'une diode Schottky à deux fonctions est économique et la modification du circuit entraînée est d'un prix négli geable - le changement de mode de fonctionnement du circuit consécutif à un changement de polarisation continue de la diode peut entre télé commandé. L'invention est expliquée en détail dans la description qui suit, à l'aide des figures 2 à 7 données à titre illustratif, non limitatif, dans lesquelles - la figure 2 représente le circuit selon l'invention; - la figure 3 représente les courbes de variation du cou- rant de deux diodes Schottky polarisées en tension inverse; - la figure 4 re-présente la courbe de variation en fonction de la fréquence du niveau de bruit délivré par la source selon l'invention, en excès par rapport à celui d'une résistance 50 ohms; - la figure 5 représente lescourbesde variation du niveau du bruit moyen en bande 1, en excès par rapport à celui d'une ré résistance de 50 ohms, à diverses valeurs du courant de la diode;; - la figure 6 représente la variation du niveau moyen de bruit à la fréquence 1,5 GHz en excès par rapport à celui d'une résistance de 50 ohms en fonction du courant continu de la diode; - la figure 7 représente les courbes d'impédance d'une diode Schottky en fonction de la fréquence, dans les conditions correspondant à ses deux utilisations. La figure 2 représente le circuit selon l'invention. les éléments de ce circuit déjà rencontrés à propos de la figure 1 ont conservé leur numéro repère. À la différence du circuit précédent, l'anode de la diode Schottky 8 est reliée à une première électrode d'un condensateur 14 ainsi qu'au contact mobile d'un commutateur à deux positions 16. ta première de ces positions I est reliée au conducteur 15 et la seconde position II est relise à une résistance 10 en série avec la borne négative d'une alimentation en tension 11 ayant sa borne positive reliée au conducteur 15. ta deuxième électrode du condensateur 14 est reliée au conducteur 15. lorsque le commutateur 16 est dans la position I les diodes Schottky 7 et 8 sont connectées en parallèle et ensens opposés entre les conducteurs 13 et 15. la limitation: de la tension est assurée du fait qu'en tension directe l'impédance des diodes 7 et 8 décroît rapi- dement lorsque la tension s'élève au-dessus de la valeur de seuil V et la tension de sortie du limiteur est sensibleihent égale à 20O V o o Au contraire, lorsque le commutateur 16 est dans la position II le condensateur 14 n'est plus court-circuité et l'anode de la diode 8 est portée par l'intermédiaire de la résistance de limitation du courant 10 à une tension négative ajustable. L'avalanche dans la diode 8 attaraissant de façon aléatoire, la tension de charge du condensateur 14 varie et fait varier le potentiel du conducteur 13 au rythme des décharges superposant du bruit au sif,tlal éventuel se propageant de la borne 2 à la borne 3. Tout ce qui vient d'être dit est encore valable si, au lieu de relier l'anode de la diode 8 au condensateur 14 et au contsct mobile du commutateur 16, on relie la cathode de la diode 7 au condensateur 14 et au contact mobile du commutateur t6, à condition d'inverser la polarité de l'alimentation 11. À titre illustratif, nullement limitatif, la demanderesse a réalisé le circuit représenté sur la figure 1 avec des diodes Schottky à anneau de garde qu'elle commercialise sous la référence BAV53, ainsi qu'avec des diodes Schottky commercialisées par la Société HEWLETT-PAC@ARD sous la référence 1E57110 L'inductance 9 a une valeur égale à 10 nanohenrys. la ligue de transmission est un tronçon de ligne -coaxiale d'impédance égale à 50 ohms les condensateurs 5, 6 et 14 ont une valeur égale à 100 picofarads. l1ali- mentation 11 est ajustable entre 40 et 90 volts. La figure 3 représente les parties des caractéristiques cou- rant-tension des deux diodes citées dans ce qui précède relevées avec une polarisation continue inverse. l'expérience a montré que ces courbes varient eu d'une diode à l'autre. la figure 4 représente la courbe de variation du niveau de bruit délivré couramment par les diodes Schottky type BAV53 en excès sur le niveau de bruit délivré par une résistance de 50 ohms lorsque le courant moyen alimentant la diode est égal à 2 milli ampères. Cette courbe présente un palier jusqu'à environ 1 GHz suivi d'une chute avec une pente à peu près constante de 5 d,3 par octave. la figure 5 représente la variation du niveau de bruit en fonction de la fréquence dans la bande L lorsque le courant moyen débité par la diode est égal à la valeur indiquée à côté de chacune des courbes. es courbes constituent une abaque permettant de relaonter de la valeur du courant moyen de la diode obtenue par la mesure au niveau de bruit délivré par la source à fréquence donnée. Bulles montrent aussi que ie niveau de la source de bruit peut entre ajusté en agissant sur la tension de polarisation de la diode La figure 6 représente la variation du niveau de bruit en excès sur celui d'une résistance 50 ohms dans la bande de 40 MHz centrée sur la fréquence 1,5 GHz en fonction du courant moyen de la diode de bruit. la figure 7 représente les courbes de variation d'impédance el fonction de la fréquence d'une diode BAV53 placée à l'extrémité d'un banc de mesure coaxial lorsque le commutateur 16 de la figure 2 est successivement dans les positions I et Il. La figure 7 montre que la mise sous tension de la diode change très peu l'adaptation de la ligne de transmission constituée des con docteurs 13 et 15 de la figure 2 auxquels sont reliées les diodes 7 et 8. Omette caractéristique de la diode BAV53 est avantageuse car dans la bande micro-ondes on peut séparer les deux diodes 7 et 8 par une longueur de ligne de transmission égale à uu quart d'onde correspondant à la fréquence moyenne de la bande passante pour compenser les effets des capacités c. de leurs jonctions (à fréquence plus basse on utilisera une inductance), et on peut tenir compte de la capacité résiduelle résultante dans l'ada)ta- tion d'entrée de l'équipement devant lequel se trouve le limiteur puisqu'on est assuré que le résultat est valable, que la diode soit polarisée en inverse ou non. R E V E N D I C A T I O N S 1. circuit micro-ondes fonctionnant alternativement comme limiteur de tension et comme source de bruit comportant deux diodes Schottky connectées en parallèle et en opposition, une inductance connectée en parallèle arec lesdites diodes, une source de tensions continues de polarisation connectée à la première des diodes et un commutateur connecté entre ladite première diode et ladite source, délivrant une tension de polarisation dans le sens direct et une tension de polarisation dans le sens inverse supérieure à la valeur entraînant la conductibilité de ladite première diode. 2. Circuit micro-ondes selon la revendication 1 dans lequel ladite source de tensions de polarisation de ladite première diode délivre une tension de polarisation inverse ajustable. 3. Circuit xicro-ordes selon la revendication 1 dans lequel l'applicatio-n de la polarisation inverse à ladite première diode Schottky est télécommandée. 4. Circuit micro-ondes selon la revendication 1 dans lequel les diodes qui le composent sont séparées par une longueur de ligne de transmission égale au quart de la longueur diode correspondant à la fréquence moyenne de la bande passante. 3. Circuit micro-ondes selon la revendication 1 dans lequel ladite tension de polarisation de la première diode dans le sens direct est nulle. 6. Circuit micro-ondes selon la revendication 1 dans lequel ladite première diode est reliée à la prers1ière électrode d'un condensateur dont la deuxième électrode est reliée au potentiel de révérence. 7. Circuit micro-oncles selon la revendieation 1 dans lequel l'entrée et la sortie comportent chacune un condensateur de liaison en série.