Brevet FR2523374A1 — publié le 19830916

ADDITIUNNEUR-DIVISLUR DE PUISSANCE A LARGE BANDl POULR CIRCUIl It YPFR- FREQUENCE ET TRANSFORMATEUR D'IMPEDANCE REALISE A PARTIR DE CET ADDI- TIONNEUR-DIVISEUR La présente invention a trait à un additionneur-diviseur de puissance à large bande pour circuit hyperfréquence réalisé en structure plane et notamment suivant la technique du circuit imprimé sous forme de microruban Elle concerne également un transformateur d'impédance réalisé à partir de cet additionneur-diviseur. La solution la plus couramment utilisée pour l'adaptation d'impédance est l'utilisation de transformateurs dits quart d'onde, décrits notamment dans l'article "General synthesis of quarterwave impedance transformers", H J Riblet, IRE Trans MTT, janvier 1957, pages 36 à 43, ou encore dans l'article "Design of stepped microstrip components" de G Kompa, paru aux pages 53 à 63 de la revue "The Radio and Electronic Engineer", volume 48, N l/2, janvier- février 1978 (voir spécialement la figure 13 de ce dernier document). Ces dispositifs présentent cependant l'inconvénient de n'être adaptés que pour une seule fréquence: en effet, les réflexions qui se pro- duisent au niveau des deux discontinuités ne se compensent plus lorsqu'on s'écarte de cette fréquence (elles restent néanmoins accep- tables sur une bande d'une octave environ centrée sur cette fréquence). Une solution plus perfectionnée consiste en l'utilisation d'une ligne de transmission de largeur non uniforme (appelée en anglais "taper"), équivalente à un transformateur d'impédance composé d'un grand nombre de discontinuités de faibles dimensions, et décrite par exemple dans l'article "Impedance matching by tapered transmission lines', A H Hall, "The Microwave Journal", mars 1966, pages 109 à 114. On obtient avec un tel dispositif une bande passante nettement supé- rieure et une distribution bien meilleure, sinon optimale, des réfle- xions localisées, mais au prix d'une longueur totale supérieure. Le but de l'invention est de proposer un additionneur- diviseur de puissance hyperfréquence dans lequel le problème de l'adap- tation d'impédance est résolu de façon satisfaisante tout en conser- vant un encombrement réduit et en obtenant une bande de fréquences de plusieurs octaves. L ' inverit ion coiicl-rie i cet effet un addi tionncur-diiisur comprenant d'un côté une première ligne de transmission conductrice traversée par la totalité du courant hyperfréquence, de l'autre deux lignes de transmission conductrices en parallèle se répartissant ce courant et, entre les deux, une zone conductrice de transition délimi- tée par deux contours en arc de cercle tangents d'un côté à la première ligne, de l'autre aux deux lignes en parallèle, et traversée transver- salement aux directions de propagation du courant par des fentes parallèles Comme les extrémités de ces fentes sont à une distance desdits contours inférieure à la largeur desdites deuxième et troisième lignes de transmission, et que par ailleurs la distance entre les fentes reste notablement inférieure à la longueur d'onde, les lignes de courant sont contraintes de rester à l'intérieur d'une largeur limitée de ligne de transmission, ce qui évite des variations soudaines d'impé- dance dans la zone de transition, génératrices de désadaptation. Les particularités et avantages de l'invention apparaîtront maintenant de façon plus détaillée dans la description qui suit, effec- tluée en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels: la figure 1 montre un premier mode de réalisation d'un additionneur-diviseur de puissance selon l'invention, et la figure 2 une variante de ce mode de réalisation la figure 3 montre un transformateur d'impédance réalisé à partir de l'additionneur-diviseur de la figure 1. L'additionneur-diviseur de puissance représenté sur la figure 1 est prévu pour équiper un circuit hyperfréquence en structure plane,du type à microruban, et comprend une première ligne de trans- mission conductrice 10, de largeur w, traversée par la totalité:du cou- rant hyperfréquence, des deuxième et troisième lignes de transmission conductrices 20 et 30, ici de largeur W également, qui se répartissent de façon égale dans le cas présent ce courant hyperfréquence, et, entre la ligne 10 et les deux lignes 20 et 30 une zone conductrice de transition 40, délimitée par deux contours 41 et 42 en arc de cercle raccordés tangentiellement à la première ligne 10 et aux deuxième et troisième lignes 20 et 30. Cette zone 40 est traversée transversalement aux direc- tions moyennes de propagation du courant (indiquées sur la figure 1 par les deux flèches parallèles aux contours 41 et 42, dans le cas o le dispositif est un diviseur de puissance) par des fentes parallèles en forme d'arc de cercle (elles pourraient aussi être rectilignes), dans le cas représenté huit fentes 51 à 58, dont les extrémités sont situées à une distance des contours 41 et 42 inférieure à la largeur des lignes de transmission Cette structure contraint les lignes de courant à rester à l'intérieur d'une bande conductrice de largeur in- férieure à celle des lignes 10 à 30 (la limite approximative de cette bande de circulation du courant est représentée sur la figure 1 en traits interrompus), ce qui évite des variations soudaines d'impédance pendant la traversée dela zone de transition 40 et réalise donc une répartition progressive des réflexions le long du dispositif Une symétrie électrique plus complète du dispositif peut être obtenue si l'on prévoit (voir la figure 2) une fente longitudinale 60 dans toute la zone de transition 40, cette fente 60 traversant les fentes 51 à 58 perpendiculairement et en leur milieu et étant destinée à isoler les deux lignes 20 et 30 (cette isolation est utile surtout dans le cas d'un fonctionnement en additionneur et peut encore être améliorée en recouvrant la fente 60 d'une couche d'absorptio 4 Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée à de tels exemples de réalisation, à partir desquels des variantes peuvent être proposées sans pour cela sortir du cadre de l'invention. On peut notamment utiliser l'additionneur-diviseur qui vient d'être décrit pour la réalisation d'un tranformateur d'impédance adapté à large bande, obtenu, comme le montre la figure 3, par le raccordement l'une à l'autre des deuxième et troisième lignes de transmission. conductrices 20 et 30 Par ailleurs, les éventuelles réflexions résiduelles aux basses fréquences de la bande passante de l'addition- neur-diviseur ou du transformateur d'impédance peuvent être complète- ment éliminées par des tronçons de ligne capacitifs 71 à 74 disposés transversalement à la ligne 10, à une distance l'un de l'autre égale au quart de la longueur d'onde Xm associée à la fréquence maximale de la bande passante, et situés à une distance moyenne de l'autre extrémité du dispositif (la frontière entre la zone 40 et les lignes et 30) égale au quart de la longueur d'onde AM associée à la fréquence minimale de la bande passante REVENDICATIONS 1 Additionneur-diviseur de puissance à large bande pour circuit hyperfréquence réalisé en structure plane et notamment suivant la technique du circuit imprimé sous forme de microruban, caractérisé en ce qu'il comprend une première ligne de transmission conductrice destinée à être traversée par la totalité du courant hyperfréquence, des deuxième et troisième lignes de transmission conductrices se répartissant ce courant hyperfréquence et une zone conductrice dite de transition située entre cette première et les deuxième et troisième lignes, cette zone étant délimitée par deux contours en arc de cercle, raccordés tangentiellement à la première ligne d'une part et aux deuxième et troisième lignes d'autre part, et traversée transversalement aux directions de propagation du courant par des fentes parallèles dont les extrémités sont situées à une distance desdits contours en arc de cercle inférieure à la largeur des deuxième et troisième lignes de transmission. 2 Additionneur-diviseur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les fentes parallèles sont rectilignes. 3 Additionneur-diviseur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les fentes parallèles sont en forme d'arc de cercle. 4 Additionneur-diviseur selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'une fente longitudinale traverse toute la zone de transition, perpendiculairement aux fentes parallèles et sensiblement en leur milieu. 5 Additionneur-diviseur selon la revendication 4, carac- térie en ce que la fente longitudinale est recouverte d'une couche d'absorption. 6 Additionneur-diviseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, à la frontière entre la première ligne de transmission et la zone de transition, des tronçons de ligne capacitifs disposés transversalement à cette première ligne, à une distance l'un de l'autre égale au quart de la longueur d'onde associée à la fréquence maximale de la bande passante, et situés à une distance moyenne de la frontière entre la zone de transition et les deuxième et troisième lignes égale au quart de la longueur d'onde associée à la fréquence minimale de la bande passante. 7 Application particulière de l'additionncur-divi Jeur selnr l'une des revendications précédentes à la réalisation d'un tranfor- mateur d'impédance caractérisé en ce que celui-ci est obtenu par le raccordement l'une à l'autre des deuxième et troisième lignes de transmission conductrices.