Brevet FR2473808A1 — publié le 19810717

L'invention concerne un mélange subharmonique c'est-à-dire un mélangeur fonctionnant avec un oscilla- teur local dont la fréquence est la moitié de la fréqu- ence d'un signal de réception radioélectrique, en vue d'effectuer le changement de fréquence nécessaire avant l'amplification et la détection du signal à traiter dans un récepteur en ondes millimétriques. On sait au'il est possible de réaliser le changement de fréquence dans un récepteur en ondes millimétriques, en utilisant un mélangeur symétrique que l'on dispose dans un guide d'ondes qui véhicule le signal à recevoir. Une solution avantageuse du point de vue industriel est décrite dans la demande de brevet No 79.07 386 déposée le 23 Mars 1979 par la demanderesse. Elle comporte le montage en tête-bêche de deux modules, dispositifs con- tenant chacun une diode détectrice dans le guide d'ondes o règne le champ électro-magnétique du signal à traiter. Le mélangeur est couplé à un guide d'ondes o débite l'oscillateur local, d'une part, et, d'autre part, à un amplificateur de la fréquence de battement. Le récepteur doté de ce mélangeur présente l'avantage d'être très sensible au signal à recevoir et peu sensible aux varia- tions d'amplitude de l'oscillateur local. Il présente toutefois deux inconvénients - nécessité de prévoir deux guides d'onde, l'un pour le signal à traiter, l'autre pour le signal local, ce qui oblige à recourir à des moyens de couplage complexes; - nécessité de fournir un oscillateur local à la m8me fréquence que le signal à recevoir, donc d'autant plus onéreux et d'autant moins puissant que cette fré- quence est plus élevée. L'invention permet de conserver les avantages.de la première solution, tout en évitant les inconvénients signalés, même en très haute fréquence. En effet, un seul guide d'ondes est nécessaire et le type de mélangeur subharmonique adopté est peu sensible aux fluctuations d'amplitude de l'oscillateur local. Le mélangeur subharmonique selon l'invention est du type comportant un guide d'ondes véhiculant le signal à recevoir. Il est principalement caractérisé en ce qu'il comporte dans le même guide d'ondes un oscillateur local et un organe mélangeur à deux diodes semiconductrices en montage antiparallèle, un couplage capacitif existant entre l'organe mélangeur et l'oscillateur, et des moyens de raccordement avec l'extérieur du guide assurant la sortie du mélangeur et l'alimentation de l'oscillateur local et de l'organe mélangeur. L'invention sera mieux comprise, et d'autres carac- téristiques apparaîtront, au moyen de la description qui suit, et des dessins qui l'accompagnent, parmi lesquels: - la figure 1 représente un mode de réalisation de l'oscillateur local; - la figure 2 représente un mode de réalisation, selon l'invention,de l'organe mélangeur; - la figure 3 représente schématiquement un mélan- geur selon l'invention; - les figures 4 et 5 représentent des détails de réalisation d'un mélangeur selon l'invention. Figure 1, on a représenté un oscillateur local réalisé sous la forme de module, au sens de la demande de brevet précitée. Le module comporte une diode semi- conductrice du type Gunn ou à avalanche, capable d'osciller en ondes millimétriques. Cette diode 1 est montée sur une platefofrme 3 faisant saillie sur un support métalli- que 30. La diode 1 est surmontée d'un disque 2 en - or, de dimensions plus grandes que la diode elle-même. La plateforme 3 est entourée d'un anneau 4 en verre de type "quartz" (silice fondue) à section carrée ou rectangulaire. L'invervalle laissé libre entre la partie centrale de la source et l'anneau de verre est rempli d'une résine 5 de coeffi- cient diélectrique voisin de celui du verre constituant l'anneau, et par ailleurs capable de résister à des températures élevées de l'ordre de 300 à 5000 C; c'est par exemple de la résine polyimide. Une métallisa- tion 6 recouvre la partie supérieure, notamment le disque 2. Cette métallisation constitue l'électrode de polarisation de la source, le support 30 constituant la masse. Dans une telle source, la fréquence d'oscillation dépend des dimensions (diamètre et hauteur) de l'anneau de verre et du diamètre de la métallisation. On voit donc que l'on peut préaccorder la source en choisissant non seulement le diamètre mais la hauteur, et cela en gardant le même support 30 et la même diode 1, à condition de faire varier l'épaisseur du plot 2. Figure 2, on a représenté un organe détecteur réali- sé sous la forme d'un module assez semblable au module de l'oscillateur local mais contenant toutefois deux diodes semiconductrices Il et 12, par exemple du type Schottky, au lieu d'une seule de type Gunn ou à avalan- che. Ces diodes sont montées à côté l'une de l'autre, en montage antiparallèle, sur une plateforme 32 faisant saillie sur un support métallique 31, d'une part, et, d'autre part, un disque 20 faisant la liaison avec une métallisation 60 réadaptant le module détecteur sur la fréquence du signal. L'une des diodes est soudée à la pla- teforme du côté de la jonction "métal-semiconducteur" (non -représenté figure 2) s'il s'agit d'une diode Schottky, et l'autre diode est au contraire soudée au disque du côté de la jonction. Figure 3, on a représenté en coupe un guide d'ondes 300, à section restangulaire 301, dans lequel se propage le signal à traiter dans le mélangeur, signal dont la composante électrique ES du champ électromagnétique est parallèle au petit côté du rectangle 301. Dans les parois opposées qui sont parallèles aux grands côtés du rectangle 301, existent des ouvertures taraudées 303 et 304, dans lesquelles pénétrent les supports 30 et 31 des modules sur lesquels des filetages 305 et 315 ont été pratiqués à cet effet. Le module oscillateur local 51let le module détec- teur 52 sont portés par leurs supports respectifs 30 et 31. Ces supports sont vissés à force pour maintenir au contact les métallisations de ces modules avec des métal- lisations 53 et 54 situées sur les faces d'un circuit imprimé 15 de forme allongée qui émerge du guide latéra- lement par des fentes 307 et 308. Le module 51 est alimenté par une source de tension continue 16 branchée entre deux plots de raccordement 13 et 17 aménagés sur la métallisation 53 et sur le guide 300. Le module 52 n'est pas normalement polarisé> étant alimenté par l'induction du champ du signal à recevoir et de celui du signal local à travers le diélectrique du circuit imprimé 15. Les signaux de sortie S sont Fi prélevés entre un plot 14 aménagé sur la métallisation 54 du circuit imprimé 15 et une masse raccordée au guide 300 par un plot 18. - Dans certaines utilisations, on Deut être conduit à polariser le module 52 pour obtenir une détection effi- cace. En ce cas, on utilise des moyens analogues à ceux qui permettent d'alimenter le module 51 en-courant conti- nu. Un découplage par inductance et capacité (non repré- senté) est alors monté de façon classique pour extraire le signal SFI de fréquence intermédiaire. Figure 4, on a représenté le circuit imprimé 15 par une vue en plan montrant la métallisation 54. Cette métallisation comprend une première partie de forme circulaire 541, destinée à entrer en contact avec la métallisation du module 52, suivie d'une deuxième partie constituée par une bande 542 de faible largeur et terminée par une troisième partie 543 de forme rec- tangulaire, à laquelle est soudé le plot 14 et un fil de connexion 141 de sortie du signal SFI. Le récepteur (non représenté) utilisant le mélangeur fait également partie de l'invention. Il comprend notam- ment: - une antenne de réception du signal hertzien; - le guide d'ondes du même signal (représenté en coupe figure 3); - un filtre de fréquence intermédiaire; - un amplificateur de fréquence intermédiaire; - des éléments classiques de détection de signal à basse fréquence et d'amplification. Le fonctionnement du récepteur est le suivant Le module oscillateur local émet de l'énergie élec- tromagnétique. Bien que ne se propageant pas dans le guide, cette onde "pompe" les diodes du module mélangeur subharmonique de telle sorte qu'il se produit dans ces diodes un battement entre le signal local et le signal à recevoir, présent dans le guide d'ondes, d'o résulte la production du signal intermédiaire, lequel est recueilli et transmis par la métallisation du module de détection. Dans la création de la fréquence intermédiaire, les fluctuations associées à l'oscillateur local sont prati- quement éliminées. Dans une variante du mélangeur selon l'invention> on utilise, pour créer la polarisation du module oscil- lateur local, et pour recueillir le signal de fréquence intermédiaire émanant du module mélangeur, un dispositif représenté figure 5 dans le cas o il s'applique au module 52. Le dispositif de la figure 5 est un sous-ensemble destiné à être introduit dans l'ouverture 304 du guide 301. Il comporte un manchon métallique 61, par exemple en cuivre. Dans ce manchon est inséré une pièce métal- lique 62, en cuivre, revêtue deune couche d'isolant 63. La pièce 62 comporte un trou taraudé o est vissé le support 31 du module 52 comportant les diodes 11 et 12, et leur électrode 60. Cette électrode est reliée par une connexion 64 au manchon 61 et à une masse 65 qui est celle du guide 300. La pièce 62 comporte également une extrémité 621 munie d'un plot 622 destiné à l'extraction du signal de fréquence intermédiaire SFî* Un dispositif analogue est utilisé pour le module oscillateur local, une source d'alimentation continue étant alors insérée entre le plot de connexion de la pièce 63 et la masse du guide. Dans cette variante, il n'est plus nécessaire d'utiliser le circuit imprimé 15 et l'on peut se dispen- ser de pratiquer des ouvertures latérales dans le guide 300. Il y a lieu de noter que la connexion 64 ne consti- tue pas une dérivation génante vers la masse de la ten- sion haute fréquence, cela en raison de sa grande impé- dance dae à la finesse du fil utilisé pour réaliser la connexion 64 (longueur de l'ordre du millimètre, diamètre de l'ordre du 1/100 de millimètre). REVENDICATIONS 1. Mélangeur subharmonique pour récepteur en ondes millimétriques du type comportant un guide d'ondes véhi- culant le signal à recevoir, caractérisé en ce qu'il comporte dans le même guide d'ondes un oscillateur local et un organe mélangeur à deux diodes semiconductrices en montage antiparallèle, un couplage capacitif existant entre l'organe mélangeur et l'oscillateur, et des moyens de raccordement avec l'extérieur du guide assurant la sortie du mélangeur et l'alimentation de l'oscillateur local et de l'organe mélangeur. 2. Mélangeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'oscillateur local est réalisé sous la forme d'un premier module comportant un support conducteur, une diode semiconductrice à résistance négative dont une électrode est en contact avec le support du premier module et dont l'autre électrode est en contact avec une métallisation s'étendant sur un matériau diélectrique placé sur le support et entourant la diode, et que l'or- gane mélangeur est réalisé sous la forme d'un deuxième module comportant un support conducteur, les deux diodes semiconductrices en montage antiparallèle, celles-ci ayant chacune une électrode en contact avec le support du deuxième module et l'autre électrode en contact avec une métallisation s'étendant sur un matériau diélectrique placé sur le support et entourant les diodes. 3. Mélangeur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que 'les diodes semiconductrices du deuxième module sont du'type Schottky, la diode du premier module étant du type Gunn ou à avalanche. 4. Mélangeur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les métallisations des modules sont en contact mécanique et électrique avec les deux faces métallisées d'un même circuit imprimé, celui-ci faisant partie des moyens de raccordement avec l'extérieur du guide, 5. Mélangeur suivant la revendication 2, caractéri- sé en ce que chaque module est inclus dans un dispositif comportant un manchon relié à la masse du récepteur, entourant une pièce métallique centrale sur laquelle est monté le support du module, la pièce étant isolée du manchon et comportant une extrémité opposée au module et munie d'une connexion avec les moyens de raccordement. 6. Mélangeur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les supports des modules traversent le guide d'ondes sur deux faces opposées de celui-ci et que les moyens de raccordement traversent-le guide en d'autres points. 7. Mélangeur suivant la revendication.5, caractérisé en ce que les supports des modules traversent -le guide d'ondes sur deux faces opposées de celui-ci et que les moyens de raccordement utilisent la pièce centrale du dispositif contenant chaque module. 8. Récepteur utilisant un mélangeur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte: - une antenne de réception en ondes millimétriques; - un guide d'onde contenant le mélangeur; - un filtre de fréquence intermédiaire; - un amplificateur de fréquence intermédiaire; - des moyens de détection du signal à basse- fréquen- ce d'amplification.