Brevet FR2545278A1 — publié le 19841102

La présente invention a pour objet un circuit permettant de faire varier la fréquence de résonance d'une cavité hyperfréquence diélectrique Elle trouve une application en télécommunications;. Une cavité diélectrique est généra Iement- constituée d'un cylindre en matériau diélectrique de faible perte et de haute permittivité Un matériau uti- lisable à cette fin est Zr Sn Ti O 4 Les caractéristiq ues d'une cavité diélectrique sont comparables à celles d'une cavité à parois métalliques, mais ses faibles di- mensions la rendent particulièrement bien adaptée aux circuits hyperfréquences à microrubans Une cavité dié- lec Erique de 5 mm de diamètre et de 3 mm de hauteur possède une fréquence de résonance située à environ 11 G Hz, ce qui correspond à la fr 6 quence moyenne de travail de certaines liaisons bidirectionnelles. Pour réaliser un accord, ou un changement de fréquence avec une telle cavité, on a eu recours, dans le passé, à plusieurs techniques = en disposant près de la cavité un disque métallique ou diélectrique et en faisant varier mécaniquement la distance de ce disque à la cavité, en plaçant à proximité de la cavité un ferrite et en taisant varier le flux magnétique auquel il est sou- mis à l'aide d'un générateur de courant, en disposant une boucle conductrice à proximité de la cavité et en insérant, dans cette boucle, une diode varactor dont on fait varier la capacité à l'aide d'un générateur de tension. a La présente invention reprend ce dernier principe de la boucle de couplage disposée à proximité de la cavité, boucle dont on fait varier la réactance au moyen d'un élément approprié, mais elle renonce à l'utilisation d'une diode varactor En effet, ce compo- sant nécessite un générateur de tension extérieur, ce qui alourdit le système L'invention propose, au con- traire, d'utiliser un élamnçnt qui ne nécesas-ite pas une telle source d'énergie extérieuree Cet élément est constitué par une diode Schot tky (ou plusieurs) Une telle diode se trouve autopolarisée par la sion: hyperfréquence développée dans lia boucle et qui résulte de l'énergie hyperfréquence prélevée dans la cavité. Par ailleurs,-pour faire variae la réactance de-la bou- cle, on charge la diode par un élément équivalenzt à une. t Q résistance et on agit sur la valeur de cette résistan- ce. Un premier avantage de l'invention tient à ce qu'il est beaucoup plus simple de modifier la valeur d'une résistance que d'agir sur la capacité d'une diode varactor En effet, l élément resistif peut être un transistor (bipolaire ou à effet de champ) dont on fait varier la résistance équivalente par une tension appli- quée sur la base ou le drain, ce qui est très simple Un second avantage de l'invention est qu'elle permet des développements qui étaient peu compatibles avec l'uti- lisation d'une diode varactor: par exemple, l'élément résistif peut être constitué par une thermistance, ce qui permet de stabiliser la fréquence de la cavité par rapport à la température On peut également utiliser un phototransistor, ce qui permet une modulation optoélec- tronique. Les caractéristiques de l'invention apparal- tront mieux après la description qui suit, d'exemples de réalisation donnés à titre explicatif et nullement limitatif Cette description se réfère à des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente un schéma d'un mode particu- lier de réalisation de l'invention, la figure 2 illustre, en coupe, le montage du circuit de l'invention, la figure 3 est un diagramme représentant les diver- ses phases d'une liaison bidirectionnelle, la figure 4 montre les tensions de commande qu'il faut appliquer à deux oscillateurs utilisant l'inven- tion. La figure 1 montre une cavité diélectri- que 10 couplée à une boucle 12 dans laquelle sont insé- rées deux diodes Schottky 13 et 14 Une connexion 16 relie la boucle à un transistor 18 dont la base est connectée à une résistance 20 recevant un signal 21 en forme d'impulsions rectangulaires. La figure 2 montre la disposition pratique de ces éléments La cavité 10 repose sur un substrat hy- perfréquence 22, lui-meme supporté par un plan de masse 24 La boucle 12 est constituée par un anneau 15 gravé dans un disque 17, lequel est supporté par une colonne 26 tenue dans un couvercle 28 La cavité diélectrique est reliée par ailleurs à des circuits hyperfréquen- ces non représentés, comme un oscillateur par exemple, par une ligne de transmission hyperfréquence 30. Le principe de fonctionnement de ce circuit est le suivant Du point de vue courant continu, le montage est équivalent à une diode en série avec une résistance En alternatif, chaque diode redresse une alternance du signal hyperfréquence Selon que la ré- sistance connectée aux diodes est grande ou faible, le point de fonctionnement de la diode se déplace et la réactance offerte par la boucle change La fréquence de l'ensemble boucle-cavité et le signal de commande du transistor varient donc en concommittance. A titre explicatif, il peut être indiqué qu'avec un anneau réalisé sur du verre époxy ayant un rayon moyen de 4,5 mm et une largeur de 1 mm et placé à une distance de 3 mm au-dessus d'un résonateur-diélec- trique stabilisant un oscillateur à transistor à effet de champ à 11 G Hz, on obtient un saut de fréquence de 2 % avec une variation de puissance inférieure à 1 d B. Les caractéristiques de construction déter- minent en partie les performances du cîrcuit Par exem- ple, l'écart de fréquence croit lorsque: le rayon moyen de l'anneau augmente, la largeur de la ligne constituant l'anneau augmente pour un rayon donné, la distance de l'anneau à la cavité diélectrique di- minue. Dans le schéma de la figure 1, le transistor 18 reçoit, sur sa base, un signal rectangulaire qui le place alternativement dans un état bloqué ou passant. La fréquence de résonance de l'ensemble prend donc deux valeurs distinctes Mais natrellement, on peut dispo- ser un élément résistif présentant toute une gamme de valeurs pour obtenir une modulation de fréquence sur une plage et non plus des sauts de celle-ci. L'invention trouve une application privilé- giée dans la réalisation de liaisons bidirectionnelles fonctionnant à l'alternat De telles liaisons compren- nent deux stations d'extrémité A et B, identiques et travaillant alternativement en émission et en récep- -tion, comme indiqué sur le diagramme de la figure 3. Dans ce diagramme: E désigne la phase d'émission, R la phase de réception, tt représente la durée de la transmission d'un bloc de données, tp le temps de propagation d'une extrémité à l'autre, t 9 le temps de garde, t le temps d'attente, a tc le temps de cycle. Dans une telle liaison, chaque station tra- vaille sur deux fréquences différentes, l'une servant à l'émission (fe) et l'autre à la réception (fr) Avec le circuit de l'invention on peut réaliser deux oscilla- teurs identiques à deux états de fréquence, ces oscil- lateurs étant disposés à chacune des, extrémités A, et B de la liaison Le schéma de la figure 1 cov-itent alors,- le signal rectangulaire 21 définissant les deux fré- quences fe et fr d'émission et de réception Les si- gnaux 21 A et 21 B à appliquer aux transistors des deux circuits des stations A et B sont lies comme l'indique le schéma dë la figure 4. RE.VENDICATI O NS 1 Circuit permettant de faire varier la fré- quence de résonance d'une cavité hyperfréquenace diélec- trique ( 10), ce circuit' comprenant une boucle de cou- plage ( 12) disposée au voisinage de I cavité et préle vant une partie de l'énergie établie dans celle-ci et un moyen inséré dans cette boucle apte à faire varier la réactance de la bouce 1 S caracti:s e queî c -c: moyen est constitué par au moins une diode Schottky ( 13, 14) chargée par un élément équivalent à une résis- tance, dont la valeur e St réglable. 2 Circuit selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l élément équivalent à une résistance est un transistor ( 18) dont l'émetteur et le collecteur sônt reliés à travers les diodes Schottky et la base reçoit un signal de comwande déterminant la valeur ré- sistive équivalente du transistor. 3 Circuit selon la revendication 2, carac- térisé en ce que le signal de coniande ( 21) est rectan- gulaire et détermine un 'état passant ou bloqué du tran- sistor ( 18). 4 Circuit selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'élément équivalent à une résistance est un phototransistor. 5 Circuit selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'élément équivalent à une résistance est une thermistance.