Brevet FR2486720A1 — publié le 19820115

L'invention concerne un dispositif de terminaison de ligne de transmis- sion dans lequel on cherche à rendre minimal le taux d'ondes stationnaires provenant de la réflexion des micro-ondes sur une charge résistive placée en bout de ligne. On réalise fréquemment de telles charges résistives, de valeur égale au module de l'impédance caractéristique de la ligne de transmission, sous la forme d'un dépôt gravé sur un isolant, notamment d'une couche d'alliage de nickel et de chrome déposée sur une céramique isolante. Cette technique est particulièrement intéressante dans le cas des lignes du type "microbande" (de l'anglais "microstrip") par exemple dans la fabrication des coupleurs directifs dans lesquels il existe une voie dite "découplée" o toute l'énergie hyperfréquence doit être absorbée, et cela même dans des bandes de fréquences s'élevant jusqu'à 20 GHz. Elle est applicable également aux lignes d'un type analogue à deux plans de masse (en anglais "stripline") et aux lignes coplanaires. Dans tous les cas la charge absorbante doit répondre à deux exi- gences: Il/ avoir une impédance dont la partie réelle est égale à l'impédance caractéristique de la ligne; 2 / avoir une partie imaginaire aussi voisine que possible de zéro. La première condition est facile à réaliser, dans le cas des charges déposées par gravure en utilisant un procédé classique d'ajustage qui peut être l'érosion au jet de sable ou l'attaque par rayon laser. La deuxième condition est plus difficile à réaliser car on observe des effets capacitifs ou inductifs provenant de la surface non négligeable et des irrégularités de la couche de nickel-chrome. On ne peut diminuer cette surface soit en largeur, soit en longueur, soit dans les deux dimensions sans observer certains inconvénients. D'une part, en effet, une couche plus mince de nickel-chrome, donc plus résistive et donc de moindre surface ne peut supporter certaines dissipations thermiques, ce qui limite la tenue puissance du dispositif; d'autre part, une couche d'épaisseur normale mais par exem- ple, plus étroite et plus longue, pour présenter la même surface, donnerait une discontinuité, et donc une réflexion d'énergie, produisant des ondes stationnaires indésirables, au point de transition entre le conducteur de la ligne microbande et la couche résistive. L'invention vise à remédier ces inconvénients en cherchant à corriger l'impédance de la charge résistive, soit en modifiant sa forme, soit en lui adjoignant une capacité, soit enfin en combinant les deux moyens précités. Le dispositif selon l'invention comporte un conducteur constitué par une bande métallique déposée sur un substrat isolant et au moins une électrode de masse, la bande métallique étant raccordée à son extrémité à une couche résistive elle-même raccordée à la masse, le dispositif étant caractérisé en ce que la couche résistive est de largeur décroissante entre ses points de raccordement à la bande métallique et à la masse. Selon une variante de l'invention, un dispositif de charge comporte un conducteur constitué par une bande métallique déposée sur un substrat isolant et au moins une électrode de masse, la bande métallique étant raccordée à son extrémité à une couche résistive elle-même raccordée à la masse, le dispositif étant caractérisé en ce que 'inductance propre de la couche résistive est compensée, dans la gamme de fréquence de fonction- nement, par au moins un dépôt conducteur couplé capacitivement avec cette électrode de masse et relié électriquement à cette couche résistive. L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques apparai- tront, au moyen de la description qui suit, et des dessins qui l'accompagnent, parmi lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'une ligne microbande terminée par une charge gravée; les figures 2 à 6 représentent schématiquement diverses réalisations de l'invention. Un élément de ligne microbande, figure 1, comporte un substrat diélectrique 1, par exemple en alumine pure, sous la forme d'un parallépi- pède allongé et plat comportant deux grandes faces: l'une de ces faces est entièrement métallisée et constitue le plan de masse 2. L'autre n'est métallisée que sur une partie de sa largeur et constitue une bande 3 qui n'est autre que le conducteur supérieur de la ligne microbande. Cette bande est fabriquée par exemple par dépôt de couches successives de chrome, de cuivre et d'or. Elle se raccorde suivant une ligne droite transversale 11 à une couche 4 d'alliage résistif constituant une charge de terminaison. Cette couche 4 est elle-même raccordée suivant une ligne droite transversale 12 à une métallisation 5 reliée au plan de masse par une connexion de résistance ohmique négligeable. Le raccordement au plan de masse peut s'effectuer soit par gravure de la face terminale 6 du substrat, soit par soudure d'une bande métallique souple, non représentée, soit même par un trou métallisé (non représenté) entre les métallisations 5 et 2. La couche 4 est constituée par exemple par un dépôt d'alliage de nickel et de chrome, effectué par évaporation sous vide et atteignant quelques centaines d'angstrâms. On sait obtenir par cette méthode une résistance de couche de 25 ohms par carré. Pour obtenir une résistance de ohms entre les lignes 11 et 12 on réalise alors un dépôt deux fois plus long que large, soit dans le cas d'un substrat d'alumine de 0,4 mm d'épaisseur, avec une bande 3 de 0,35 mm de largeur donnant sensiblement une ligne microbande de 50 ohms, une couche 4 de 0,7 mm de longueur. Le dépôt d'alliage de nickel et de chrome peut être effectué avanta- geusement sur une plus grande longueur qu'il n'est nécessaire de telle sorte que l'on puisse ensuite ajuster facilement la longueur utile en déposant une couche d'or sur les parties à court-circuiter, en protégeant, pendant l'opéra- tion de dorure, la partie utile de la charge à l'aide d'une couché de résine obtenue par photomasquage. Dans l'exemple choisi, le taux d'onde stationnaire constaté, pour une fréquence de 18 GHz, est supérieur à 3. Ceci est dû notamment au fait qu'à telle fréquence, la longueur d'onde dans le milieu de propagation (l'alumine du substrat) est de 6,5 mm, longueur devant laquelle celle d'une couche résistive de 0,7 mm n'est nullement négligeable. La résistance n'agit donc pas comme une constante localisée, ce qui explique en partie l'importance du taux d'ondes stationnaires observé. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, schématisé à la figure 2, on donne à la couche 4 la forme d'un trapèze dont la grande base est la ligne de raccordement 11 et la petite base MN se raccorde à la métallisation 5 sur une longueur aussi petite que possible tout en obtenant un bon contact de retour de masse soit environ 0,03 mm. Si l'on appelle a et b les longueurs respectives de la ligne 11 et de la base MN, la résistance R (ohms) de la charge est donnée par la formule: Roh a R- a In dans laquelle R0 désigne la résistance par carré (en ohms) de la couche 0 résistive 4, h est la hauteur du trapèze formé par cette couche, et "In" signifie que l'on prend le logarithme népérien du rapport a/b. A titre d'exemple, si l'on a: Ro = 26 ohms a = 0,35 mm b = 0,03 mm h = 0, 25 mm on obtient une charge de 50 ohms et un taux d'ondes stationnaires de l'ordre de 1,7 pour une fréquence de 18 GHz. Dans un deuxième mode de réalisation, schématisé à la figure 3, on revient à une forme rectangulaire pour la couche 4, de même largeur que la bande 3, mais on intercale une bande conductrice transversale 30 conduisant à deux métallisations 31 et 32, lesquelles constituent les armatures de condensateurs dont l'autre armature est le plan de masse. A titre d'exemple les deux métallisations mesurent 100 microns de largeur sur 300 microns de longueur et sont reliées entre elles par une bande 30 de largeur égale à cent microns, distante d'environ 200 microns de la ligne 11. Pour une largeur de bande 3 de 350 microns, le taux d'ondes stationnaires observé est par exemple de 1,6 à 18 GHz. Dans une troisième réalisation, schématisé à la figure 4, on conjugue les modes de réalisation précédents. Pour une bande 30 située à 50 microns de la ligne Il et des armatures de dimensions 100 x 150 microns on observe un taux d'ondes stationnaires de 1,3 pour une fréquence de 18 GHz. On peut aussi constituer la charge résistive par une bande de largeur décroissante suivant une loi de décroissance non linéaire. Dans l'exemple illustré par la figure 5, la décroissance de largeur est d'autant plus faible pour la bande 4 que l'on s'éloigne de la ligne 11 séparant la bande 3 de la charge résistive. L'invention s'applique également aux lignes du type "stripline" o deux plans de masse sont séparés d'une bande centrale unique par deux substrats diélectriques. La bande peut être gravée sur un des substrats selon les mêmes caractéristiques que celles que l'on trouve aux figures 2 à 5. L'invention s'applique également aux lignes coplanaires. A titre d'ex- emple on a représenté à la figure 6 une extrémité d'une telle ligne, comportant, sur un substrat 1, visible uniquement entre les métallisations, une bande conductrice 3 déposée par gravure entre deux bandes latérales 61 et 62 déposées par gravure entre deux bandes latérales 61 et 62 déposées en même temps que la bande 3 et raccordées entre elles par un dépôt 60 de même nature, constituant un retour de masse. Une couche résistive 4 de forme trapézoïdale est déposée de façon à se raccorder à la bande 3 d'une part et au dépôt 60 d'autre part. Des capacités 63 et 64 sont constituées par des dépôts isolants sur les bandes 63 et 64, dépôts recouverts ensuite d'une couche conductrice reliée à la couche 4 par des connexions 65 et 66, raccordées à la couche 4 par deux petites plages 67 et 68 constituées par dépôt d'or. On peut aussi utiliser des pastilles nues de condensateurs céramiques pour constituer les capacités 63 et 64. REVENDICATIONS 1. Dispositif de charge adaptée à l'impédance caractéristique d'une ligne de transmission à structure plane, comportant un conducteur constitué par une bande métallique déposée sur un substrat isolant et au moins une électrode de masse, la bande métallique étant raccordée à son extrémité à une couche résistive elle-même raccordée à la masse, le dispositif étant caractérisé en ce que la couche résistive est de largeur décroissante entre ses points de raccordement à la bande métallique et à la masse. 2. Dispositif de charge adaptée à l'impédance caractéristique d'une ligne de transmission à structure plane, comportant un conducteur constitué par une bande métallique déposée sur un substrat isolant et au moins une électrode de masse, la bande métallique étant raccordée à son extrémité à une couche résistive elle-même raccordée à la masse, le dispositif étant caractérisé en ce que l'inductance propre de la couche résistive est compensée, dans la gamme de fréquence de fonctionnement, par au moins un dépôt conducteur couplé capacitivement avec cette électrode de masse et relié électriquement à cette couche résistive. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche résistive a la forme d'un trapèze dont la grande base est raccordée au conducteur et la petite base au plan de masse. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caracté- risé en ce que la couche résistive est interrompue par une bande conductrice transversale située plus près du conducteur que du point de raccordement à la masse, deux dépôts conducteurs étant formés sur le substrat de part et d'autre des grands côtés du trapèze et reliés entre eux par la bande conductrice. 5. Dispositif selon Pune quelconque des revendications 1 et 2, caracté- risé en ce que la ligne est du type comportant deux plans de masse. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, la ligne de transmission étant du type coplanaire comportant un conducteur central et deux conducteurs latéraux, la couche résistive a la forme d'un trapèze dont la grande base est raccordée au conducteur central et la petite base aux conducteurs latéraux. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la couche résistive est reliée électriquement à des dépôts conducteurs formant avec les conducteurs latéraux des capacités de compensation d'inductance. 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la couche résistive est reliée à des pastilles nues de' condensateurs céramiques placés sur les conducteurs latéraux.