Brevet FR2531273A1 — publié le 19840203

KOR/PIR 2531273 ANNEAU HYBRIDE HYPERFREQUENCE La présente invention se rapporte à un anneau hybride réali- sant une division de puissance pour ondes électromagnétiques. D'une manière générale, on sait qu'un anneau hybride hyper- fréquence dont le schéma de principe est illustré sur la figure 1, comporte quatre voies V 1 à V 4 espacées géométriquement de 600 et électriquement de h /4, dû étant la longueur d'onde guidée Pour un anneau hybride 3 d B idéal, un signal entrant par la voie V 2 se divise de manière égale entre les voies V 1 et V 3 avec une différence de phase nulle, tandis qu'un signal entrant par la voie V 1 se divise de manière égale entre les deux voies V 2 et V 4 avec une différence de phase de 180 ' Le coefficient de couplage c'est-à-dire le rapport des amplitudes des signaux en sortie des voies V 1 et V 3 est donné par le rapport des impédances des lignes utilisées entre la voie d'entrée V 2 et les voies de sortie V 1 et V 30 Actuellement, on réalise des anneaux hybrides en technologie triplaque, qui permettent d'obtenir de faibles couplages dans une large bande de fréquences de fonctionnement L'utilisation d'un tel anneau hybride en ligne triplaque comme diviseur de puissance est connue depuis longtemps et a permis la réalisation de nombreux répartiteurs de puissance pour ondes électromagnétiques L'aug- mentation de la largeur des bandes de fonctionnement nécessite à l'heure actuelle l'emploi d'éléments diviseurs n'introduisant aucune erreur de phase et d'amplitude-entre les signaux émis par les voies de sortie. Toutefois, pour de grandes largeurs de bande de fréquences, un anneau hybride en ligne triplaque présente des inconvénients notamment une dissymétrie du rapport des amplitudes des signaux de sortie associé à un écart de phase important et variable en fonction de la fréquence Ce n'est qu'à la fréquence centrale de la bande de fonctionnement que la phase différentielle entre les signaux de sortie est nulle, inconvénient qui entraîne un mauvais fonctionnement d'un tel anneau pour de larges bandes de fréquences. La présente invention a pour but de remédier à ces incon- vénients en proposant un anneau hybride hyperfréquence fonction- nant dans une large bande de fréquences, ayant une très bonne adaptation d'entrée, un rapport de couplage constant entre les voies de sortie dans la bande de fonctionnement et un écart de phase des voies couplées nul. A cet effet, l'invention a pour objet un anneau hybride hyperfréquence comportant une voie d'entrée E, deux voies de sortie 51 et 52 et une voie différence D 1, caractérisé en ce que la voie d'entrée E est rendue symétrique par l'adjonction d'une seconde voie différence D 2. Suivant une caractéristique de l'invention, l'anneau hybride hyperfréquence peut être réalisé en technologie triplaque. L'invention vise également une utilisation de l'anneau hybride hyperfréquence selon l'invention, cette utilisation étant caractérisée par le fait qu'il constitue un diviseur de puissance de rapport de couplage des voies de sortie différent de 1 mais constant et ayant un écart de phase nul. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa- rattront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels, outre la figure 1 déjà décrite: la figure 2 est une vue de dessus d'un anneau hybride hyperfréquence à coefficient de couplage égal à 1 réalisé en technologie triplaque, selon l'invention, la figure 3 est une vue de dessus d'un anneau hybride selon l'invention, de coefficient de couplage different de 1 la figure 4 est un schéma d'un répartiteur de puissance réalisé à l'aide d'anneaux hybrides selon l'invention. Suivant un exemple de réalisation et en se reportant à la figure 2, un anneau hybride hyperfréquence conforme à l'invention réalisant un diviseur de puissance -3 d B comporte, une voie d'entrée E, une voie différence Dl placée à 1200 et)J 2 de la voie E et en plus une seconde voie différence D 2 * L'adjonction de cette seconde voie différence, placée à Ä'\/2 de la première voie différence Di et à 2 \ /4 de la voie de sortie 51 permet d'obtenir un plan de symétrie passant par la voie d'entrée E du diviseur de puissance et donc d'obtenir un rapport constant de couplage et une phase des signaux en sortie des voies S et 52 en tous points identiques, c'est-à-dire un écart de phase nul entre ces signaux inférieur ou égal à 0,5 degré pour une largueur de bande de 15 % environ, par exemple -ô Ainsi, par rapport à un axe de symétrie passant par la voie d'entrée E et situé dans le plan de l'anneau hybride, les deux voies de sortie 51 et 52 sont placées à /\/4 de la voie E, symétriquement par rapport à l'axe / et les deux voies différences Dl et sont placées- à V/2 de cette même voie E, symétriquement par rapport à l'axe. Un avantage supplémentaire de l'invention est la possibilité de réaliser une fonction différence -identique à celle déjà existante La fonction différence est la suivante: si un signal entre par la voie différence D 1, deux signaux ressortent par les voies de sortie SI et 52 en opposition de phase Cette même propriété est obtenue avec la seconde voie différence D 2. La figure 3 est une vue de dessus d'un anneau hybride selon l'invention, ce diviseur de puissance ayant un rapport de couplage différent de 1 Pour que le rapport de couplage soit différent de 1, c'est-à-dire que les impédances des lignes entre les deux voies de sortie 51 et 52 et la voie d'entrée soient différentes on fait varier la largeur d de ces lignes Comme l'anneau hybride précédemment décrit, il comporte une voie d'entrée, deux voies de sortie et une voie différence, avec une voie différence supplémentaire permet- tant d'obtenir l'amélioration constatée auparavant En effet, grâce à cette voie différence supplémentaire, le rapport de couplage est constant et l'écart de phase est nul On remarquera que la largeur d de la ligne hyperfréquence varie symétriquement par rapport à l'axeb. Un anneau hybride, objet de l'invention, peut être réalisé en lignes triplaques comme cela vient d'être développé, en guides d'onde ou en toute autre technologie habituelle des diviseurs de puissance comme les lignes bifilaires, les câbles coaxiaux, les lignes à fente etc Comme autre utilisation d'un anneau hybride hyperfréquence selon l'invention, on citera à titre d'exemple non limitatif la réalisation de répartiteurs de puissance notamment pour l'alimen- tation de réseaux à multiples sources primaires Le répartiteur de puissance, dont le schéma est représenté sur la figure 4, comporte quatre anneaux hybrides, une sortie de chacun d'eux étant reliée à l'entrée du suivant Chacun de ces anneaux comportent une voie d'entrée, deux voies de sortie et deux voies différences situées symétriquement par rapport à la voie d'entrée, de sorte qu'ils présentent une répartition symétrique en amplitude et en phase. Ainsi, les sorties 1 à 5 de ce répartiteur constituent un plan de phase Cette réalisation est rendue possible par la stabilité d'ampli- tude et de phase qui présentent des diviseurs de puissance selon l'invention, dans une large bande de fréquences de fonctionnement - supérieure ou égale à 15 % REVENDICATIONS 1 Anneau hybride hyperfréquence comportant une voie d'en- trée (E), deux voies de sortie ( 51 et 52) et une voie difference (D 1), caractérisé en ce qu'il comprend une seconde voie différence (D 2) rendant symétrique la voie d'entrée (E)o 2 Anneau hybride selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux voies de sortie (S et 52) sont placées à une distance électrique de i\ /4 \ étant la longueur d'onde à la fréquence centrale de la bande de fonctionnement de la voie d'entrée (E) symétriquement par rapport à un axe ( t\) passant par la voie (E) et en ce que les deux voies différence (D 1 et D 2) sont placées symétriquement par rapport à cet axe, à ?/2 o 3 Anneau hybride selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est réalisé en technologie triplaque. 4 o Anneau hybride selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est réalisé en guides d'onde. Utilisation d'un anneau hybride selon l'une des revendi- cations 3 ou 4, caractérisé en ce que l'anneau constitue un diviseur de puissance ayant un rapport de couplage égal à 1. 6 Utilisation d'un anneau hybride selon l'une des revendi- cations 3 ou 4, caractérisé en ce que l'anneau constitue un diviseur de puissance ayant un rapport de couplage différent de o