Brevet FR2490408A1 — publié le 19820319

La présente invention à laquelle ont collaboré Messieurs Jacques SAINT et Gérard COLLIGNON concerne un procédé permet- tant de coupler d'une façon directive une ligne de transmis- sion de technologie triplaque ou microstrip à une ligne de transmission du type guide d'onde ainsi que l'application de ce procédé aux antennes plates hyperfréquence du type "dalle" et au contrôle de puissance hyperfréquence, Bien que la tenue en puissance des lignes triplaque ait aug- mentée dans de grandes proportions grace aux possibilités de collage des différents constituants, elle reste cependant re- lativement modeste. Dans les antennes de forte puissance, il est donc parfois nécessaire d'utiliser un répartiteur de puissance principal réalisé en guide d'onde pouvant supporter des puissances éle- vées et alimentant le reste de l'antenne réalisée en techno- logie triplaque. La liaison entre les deux parties de l'anten- ne pouvant être plus ou moins performante. Les différentes solutions de couplage guide-triplaque qui sont utilisées actuellement présentent de nombreuses limi- tations. Nous rappelerons, en nous rapportant à la figure 1, le cou- pleur guide-triplaque constitué d'une ligne triplaque (2) as, sociée à plat sur l'un des c8tés d'un guide d'onde (i1). Le couplage est assuré par une ou plusieurs fentes rayonnan- tes (3) couplées 1 l'âme du triplaque (4), Ce mode de couplage, bien qu'efficace, ne permet pas d'obte- nir de coefficients de couplage supérieurs à 0,1 soit 20 dB. Il faut citer également, en nous rapportant a la figure 2, le coupleur coaxial-guide constitué d'un barreau métallique (2) d'une dongueur d'un quart de longueur d'onde plongeantdans le guide d'onde (1). Ce type de coupleur permet d'atteindre des valeurs de coef- ficients de couplage importants, mais est relativement sélec- tif, la bande de fréquence de fonctionnement est étroite. De plus, il nécessite un système de liaison (3) approprié avec une ligne triplaque éventuelle, Le procédé, objet de l'invention évite totalement les incon- vénients rappelés ci-dessus: Il permet des coefficients de couplage variant dans une gran- de gamme de valeur, de 6 dB à plus de 30 dB, Il autorise une large bande de fréquence de fonctionnement, quinze pour cent autour de la fréquence nominale, sans modi- fications de caractéristiques. Il ne nécessite pas d'élément intermédiaire, le coupleur uti- lisé fait partie intégrante de la ligne de transmission tri plaque, les problèmes technologiques d'interconnexion sont supprimés. Le coupleur, objet de l'invention est composé d'une ligne triplaque dont le conducteur central est plongé dans le 1Q guide d'onde sur une longueur d'environ le quart de la longueur d'onde guidée. A l'aide de la figure 3, nous décrivons ci-dessous un exem- pie non limitatif de coupleur réalisé conformément à l'inven- tion et fonctionnant dans la bande de 2700 à 3300 Mégahertz. Il va de soi que ce type de coupleur est facilement transpo- sable dans une autre bande de fréquence, La ligne triplaque est un multicouche composé de trois lames diélectriques (II) de constante diélectrique a = 2,22. Les accès (3) et (4) de la ligne triplaque sont réalisés à l'aide de connecteurs coaxiaux miniatures (9) de type SMA. Les deux lames diélectriques extérieures, d'épaisseur 1,6mm, sont métallisées sur leur face externe par une feuille de cui- vre de 35 microns d'épaisseur pour obtenir deux plans masses (5). La lame diélectrique intérieure d'épaisseur 0,4 mm supporte le conducteur métallique central (6? de la ligne triplaque constitué d'un ruban de cuivre gravé de largeur 2,7 mm qui donne à la ligne une impédance caractéristique de 50 Ohms. Cette lame intérieure se prolonge dans le guide d'onde (8) de type WR284 et de dimensions 34 mm x 72 mm, à travers une fen- te (7) de longueur 38 mm et de largeur 4 mm, A l'intérieur du guide d'onde, la largeur du conducteur cen- tral (6) passe à 8 mm, afin de conserver une impedance carac- téristique de 50 Ohms. Afin de réaliser l'égalité des vitesses de phase on constitue une cellule déphaseuse composée de deux capacités de 1 pico- farad (10) entre lesquelles est insérée une piste conductri- ce métallique (12) de largeur Imm, de longueur 20 mm,d'épais- seur 35 microns et d'impédance caractéristique 130 Ohms, La longueur totale du coupleur est de 42 mm pour une longueur d'onde guidée de 140 mm. Les caractéristiques électriques obtenues dans la bande de 2700 MHz à 3300 MHz sont les suivantes: - coefficient de couplage 10 dB + 0,3 dB directivité supérieure à 15 dB - directivîté supérieure à 20 dB dans la bande 2800 MHz- 3200 MHz. - taux d'ondes stationnaires dans la voie triplaque inférieur à 1,4 (accès (3) et (4)), - taux d'ondes stationnaires dans la voir guide d'ondes infé- rieur à 1,'1 (accès (C)> ou (2). - tenue en puissance crête meilleure que AQG kW dans la voie guide d'onde (accès (1) ou (2) ?. En chargeant périodiquement le conducteur central par des capacités en série ou des selfs en parallèle>(sur la figure 3 on a représenté un exemple avec 2 capacités (IQ)Y,on a pu accélérer la vitesse de phase dans la ligne triplaque et la rendre égale à la vitesse de phase dans le guide. On a ainsi obtenu un bon couplage directif entre le guide d'onde (mode TE) et la ligne triplaque (mode TEM), La longueur électri- que du coupleur vue par l'entrée (3) de la ligne triplaque est égale à 1/4 de la longueur d!onde guidée, On a done rame- né le problème au couplage entre deux lignes identiques. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide des figures 4 et 5 qui représentent sch& matiquement 2 coupleurs réalisés respectivement avec des capa- cités en série et des selfs en parallèle, Les accès (1) et (2) étant les entrées et sorties du guide d'onde (mode TE), les accès (3) et (4) étant les sorties de la ligne triplaque (mo- de TEM), Différentes valeurs de couplage sont obtenues en modifiant la largeur et l'enfoncement de la piste conductrice. L'adaptation et la directivité optimale sont réalisées par les capacités ou les self, Avec une ligne chargée par seulement 2 capacités (10), figure 3, on obtient une directivité supérieure à. 20. dB dans une ban- de de fréquence de 13 pour cent, soit 2800 mégahertz à 3200 mégahertz. Les coefficients de couplage peuvent varier selon la largeur de la piste (12) figure 3 de 6 dB à 30 dB, Cette solution présente donc l'avantage d'obtenir des cou- ot \ a;aATItrTIL un j jaoeauuoo eTl ap.a apIng np,go puvza np natzIu nt aenbqud avo agutu oç uokea uou 4a eoiao qqnq4aad uou a-eutpnq-uol aquej aun ed tae -Og;UOD eapuop apTinS eT sup tuoue&Aut,I qumtAns eanaldnoo np liqueo inagonpuoo el ae2uold ap $jaTns It 9ae.j ao anoj (egueuuoxe uou ao rrozned uou aquej) ap -InS np 9!go puua2 np neilmt nu elTuTpnTSuol e4uaZ ao;ed aun 5z quunbe.qd ue 'sepuo,p sapln2 sep 'ue;aoduroo suo'eElt suT sep ans aouesslnd ap aloaIguoD el nod 9silTn adjq guaneale2a 4ned analdno aoD oenblidlaq ue Tssnu tnI gs-Ic a queuuoXea quan 9I91I ' uox-euuoo ap sexauue seoQtd ap svd t Xu Il enbeld -T'a uoi.ssT-vUeag ap au2p I ml ap e4u't p eAua5eul ae d qj inald o? 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