Brevet FR2529409A1 — publié le 19831230

DISPOSITIF DE POLARISATION ET D'ADAPTATION POUR TRANSISTOR HYPERFREQUENCE La présente invention concerne un dispositif de polarisation et d'adaptation pour transistor hyperfréquence, par exemple bipolaire ou à effet de champ, dans une réalisation en structure plane selon la technique du circuit imprimé associé à un support diélectrique. Un dispositif de polarisation compact est décrit dans la demande de brevet français nO 81 10 571 déposée le 27 mai 1981 par la demanderesse et non encore publiée à ce jour. Ladite demande a trait, plus précisément, à un dispositif de polarisation d'éléments actifs hyperfréquences comprenant un circuit d'alimentation destiné à fournir (par l'intermédiaire d'un tronçon de ligne de transmission, interposé entre ce circuit d'alimentation et la ligne principale de transmission et présentant en son point de raccordement avec celle-ci une impédance suffisamment élevee pour interdire la transmission du signal hyperfréquence utile parcourant la ligne principale vers le circuit d'alimentation tout en autorisant en sens inverse la transmission du courant continu délivré par ce circuit) un courant continu de polarisation à un élancent actif hvper- fréquence placé en série sur la ligne principale de transmission.A cet effet, le dispositif décrit dans ladite demande est caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de filtrage du type passe-bande vis-à-vis du signal hyperfréquence utile, composé de deux rubans conducteurs qui sont raccordés en parallèle sur la ligne principale de transmission, symétriquement de part et d'autre du point de raccordement du tronçon de ligne à cette ligne principale, et qui sont situés à une distance de ce point égale environ au huitième de la longueur d'onde du signal hyperfréquence utile. Avec une telle structure, ce dispositif n'atteint cependant qu'une bande passante de 1,5 octave, ce qui est insuffisant pour certaines applications. L'étendue de la bande passante peut être portée à 2 octaves en utilisant un circuit de polarisation tel que ceux décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique ne 4 023 125 déposé le 17 octobre 1975 par A.R. Wolfe et délivré le 10 mai 1977 au nom de la société cessionnaire General Electric Company. Mais de tels circuits, composés de toute une série de tronçons de ligne en circuit imprimé, sont relativement complexes et peu compacts. Le but de l'invention est de proposer un dispositif de polarisation et d'adaptation qui soit à la fois compact et à très large bande. L'invention concerne à cet effet un dispositif tel que défini plus haut et caractérisé en ce qu'il comprend, à la suite de 17électrode de sortie du transistor, par exemple le drain d'un transistor à effet de champ, trois tronçons de ligne de longueur égale environ au quart de la longueur d'onde corespondant à la fréquence centrale de la bande passante, les premier et deuxième tron çons étant placés en série pour constituer un double transformateur dtimpédance et le troisieme tronçon étant placé en parallèle à I'extrémité des deux premiers ; l'autre extrémité de ce troisieme tronçon est re-liée au circuit d'alimentation en courant continu et à un condensateur d'isolement de ce circuit d'alimentation. La structure ainsi proposée permet d'obtenir une bande passante d'environ 2,5 octaves c'est-à-dire supérieure aux performances obtenues avec les réalisations antérieures, tout en restant d'un encombrement réduit. Les particularités et avantages de l'invention apparattront maintenant de façon plus précise dans la description qui suit et dans les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels - les figures la et lb montrent deux modes de réalisation du dispositif de polarisation et d'adaptation selon l'invention, dans son application à la polarisation d'un transistor à effet de champ ; et - la figure 2 indique dans ces deux cas l'allure des courbes de variation du taux d'ondes stationnaires. Le circuit imprimé sur support diélectrique 10, repré senté sur la figure la, comprend, entre un transistor à effet de champ 20 à polariser et la charge hyperfréquence (non représentée), le dispositif de polarisation et d'adaptation selon l'invention, à savoir : (a) un premier et un deuxième tronçon de ligne de trans mission, 40 et 50 respectivement, placés en série à la suite de l'électrode de drain du transistor et constituant un double transformateur d'impédance ; (b) un troisième tronçon de ligne de transmission 60, placé en parallèle à ltextrémité du tronçon 50 et prévu principalement pour permettre la polarisation du transistor.Ce tronçon 60 est relié par ailleurs d'une part à la sortie d'un circuit d'alimentation en courant continu 70, réalisant la polarisation du transistor, et d'autre part à un condensateur 80 d'isolation de ce circuit 70, réalisant le court-circuit hyperfréquence entre l'extrémité du tronçon 60 et la masse. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant. La longueur des trois tronçons 40, 50 et 60 étant choisie égale environ au quart de la longueur d'onde correspondant à la fréquence centrale de la bande passante souhaitée, il en résulte qu'autour de cette fréquence la susceptance du tronçon 60 en parallèle est pratiquement nulle et que ce tronçon nta aucune influence sur le reste du dispositif, composé uniquement des deux tronçons 40 et 50 en série qui agissent comme transformateur d'impédance;; Autour de la fréquence sensiblement égale à la moitié de la frequence centrale de la bande passante, les deux tronçons 40 et 50, dont la longueur totale est égale environ à un quart de la longueur d'onde de cette fréquence moitié, agissent comme un transformateur-déphaseur, entratnant un déphasage qui est tel que la susceptance positive résiduelle est compensée par la susceptance négative du tronçon 60 en parallèle (aux frequences inférieures à ladite fréquence centrale, le comportement de ce tronçon 60 est en effet inductif). Autour de la fréquence sensiblement égale à une fois et demie la fréquence centrale de la bande passante, le comportement est de même type que dans le cas de la fréquence moitié. La longueur totale des tronçons de ligne 40 et 50 étant cette fois égale environ à trois quarts de la longueur d'onde, ces tronçons agissent encore comme un transformateur-déphaseur (avec un déphasage cependant plus important que précédemment), et la susceptance négative résiduelle est compensée par la susceptance positive du tronçon 60 en parallèle, dont le comportement est capacitif au-dessus de la fréquence centrale de la bande passante. La figure 2 montre l'allure de courbes de variation du taux d'ondes stationnaires TOS, entre 1 et 13 gigahertz, en sortie d'un transistor à effet de champ vu à travers un dispositif de polarisation et d'adaptation tel que ceux des figures la et lb. On constate, en observant la courbe A qui correspond à la figure la, que la bande passante stétend entre 2 et 12 gigahertz, ce qui correspond effectivement à une bande passante de 2,5 octaves. Une variante du mode de réalisation de la figure la, représentée sur la figure lb, comme précédemment à l'échelle 10 environ, consiste à inclure dans le dispositif , par l'intermédiaire d'un quatrième tronçon de ligne 90 prolongeant le transformateur d'impédance constitué par les tronçons 40 et 50, le condensateur de blocage 100, qui est de toute façon toujours présent, en série, pour permettre la séparation du circuit d'alimentation 70 et de la charge hyperfréquence. A cette variante correspond sur la figure 2 la courbe B, qui met en évidence une légère amélioration de l'adaptation par rapport à la courbe A. REVENDICATIONS : 1. Dispositif de polarisation et d'adaptation pour transistor hyperfréquence, réalisé en structure plane selon la technique du circuit imprimé associé à un support dielectrique et caractérisé en ce qu'il comprend, à la suite de ltélectrode de sortie du transistor, un premier et un deuxième tronçon de ligne de transmission placés en série de façon à constituer un double transformateur d'impédance et, placé en parallèle à l'extrémité de ces deux tronçons, un troisième tronçon de ligne de transmission dont ltextrémité opposée à celle de raccordement avec les deux premiers tronçons de ligne est reliée d'une part à la sortie d'un circuit d'alimentation en courant continu et d'autre part à un condensateur d'isolation de ce circuit d'alimentation, et en ce que la longueur de ces trois tronçons de ligne est sensiblement égale au quart de la longueur d'onde correspondant à la fréquence centrale de la bande passante. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en série, dans le prolongement du transformateur d'impédance constitué par les premier et deuxième tronçons de ligne de transmission, un quatrième tronçon de ligne de transmission et le condensateur de blocage qui permet la séparation du circuit d'alimentation et de la charge hyperfréquence.