Brevet FR2578123A1 — publié le 19860829

La présente invention se rapporte à un réseau d'accouplement entre étages comprenant des éléments réactifs commutés afin de laisser passer des signaux dans deux bandes différentes de fréquences, et en particulier à la connexion d'un circuit de mise en forme de bande passante vers le réseau d'accouplement entre étages, efficace dans les deux bandes de fréquences sans nécessiter d'éléments à bande changée. Les réseaux d'accouplement entre étages appliquent le signal à la sortie d'un étage à l'entrée d'un autre étage et comprennent usuellement des circuits accordables à fréquence sélective pour choisir la bande passante du signal appliqué. Les réseaux d'accouplement entre étages sont typiquement incorporés dans la partie de tuner d'un téléviseur pour choisir les signaux qui passent d'un étage amplificateur de signaux à haute fréquence à un étage mélangeur d'hétérodynage. Le réseau d'accouplement entre étages comprend des éléments accordables qui sont ajustés en réponse au canal ch.oisi de télévision pour laisser passer la plage appropriée des fréquences des signaux reçus à haute fréquence vers le mélangeur afin que les signaux choisis de télévision puissent être traités pour finalement présenter un programme vidéo et audio à un spectateur. En général, les téléviseurs doivent pouvoir choisir un signal haute fréquence particulier pour un canal spécifié parmi plusieurs plages différentes de fréquences, ou bandes, de signaux diffusés de télévision. A titre d'exemple, aux Etats Unis d'Amérique, le tuner de télévision doit pouvoir choisir les canaux pour lesquels la fréquence porteuse image haute fréquence peut être dans la bande d'accord VHF (très haute fréquence) basse, VHF haute ou UHF (ultra haute fréquence). Un accord continu d'un réseau d'accouplement entre étages de la bande VHF basse à la bande UHF n'est généra- lement pas possible du fait de la plageimportante des fréquences qu'il faut couvrir. Par conséquent, des réseaux d'accouple- ment entre étages pour tuner de télévision comprennent typiquement la possibilité d'un changement ou d'une commutation pour choisir des éléments réactifs différents pour uxe inclusion, selon la bande des fréquences du canal choisi. La figure la illustre un réseau d'accouplement entre étages accordable selon l'art antérieur approprié à une utilisation dans un tuner de télévision à bandes multiples. Un réseau d'accouplement entre étages accordable applique les signaux à haute fréquence d'une source de signaux 12 à un circuit de charge 14. La source 12 peut former la sortie d'un étage amplificateur haute fréquence à transistor à effet de champ, qui est représentée par une source de courant i qui est reliée en parallèle à une s impédance R, qui reçoit les signaux haute fréquence de télévision d'une antenne (non représentée) et applique la pleine gamme des signaux haute fréquence reçus à une borne d'entrée 16 du réseau 10. Le circuit de charge 14 peut former l'impédance d'entrée d'un circuit mélangeur d'hétérodynage et est représenté par une résistance RL qui reçoit les signaux haute fréquence choisis à la borne de sortie 18 du réseau 10. Le réseau 10 comprend une bobine d'inductance primaire 20 dont une extrémité est reliée à la borne d'entrée 16 et une bobine d'inductance secondaire 22 dont une extrémité est reliée à la borne de sortie 18. Les autres extrémités des bobines d'inductance 20 et 22 respectivement, sont reliées aux anodes de diodes en série 24 et 26 polarisées de manière opposée. La jonction des diodes 24 et 26 est reliée à un point de potentiel de référence, comme la masse du signal, par une connexion en série d'une bobine d'inductance mutuelle 28 et d'une première source du signal de commutation Vs1. Une connexion en série de deux autres bobines d'inductance 30 et 32 est reliée en parallèle avec les diodes 24 et 26 en série. La jonction entre les inductances 30 et 32 est également reliée à la masse du signal, par une inductance mutuelle 34 et une seconde source de signal de commutation Vs2 Des éléments d'accord 36 et 38 à capacité variable sont reliés aux bornes 16 et 18 respectivement, et concuremment commandés (comme cela est indiqué par les lignes en pointillé) pour accorder la bande passante du signal haute fréquence du réseau d'accouplement 10 dans la bande des fréquences choisie par la polarité des signaux de commutation Vsl et Vs2. Pour recevoir les signaux haute fréquence dans une première bande d'accord, la source Vsl du signal de commuta- tion applique une haute tension positive aux cathodes des diodes 24 et 26 tandis que la source Vs2 applique la masse du signal aux anodes. Cela polarise les diodes 24 et 26 en conduction et a pour résultat une configuration pour le réseau d'accouplement entre étages 10 qui est illustrée sur la figure l(b). Sur cette figure, la résistance directe des diodes et l'inductance équivalente de leurs conducteurs de signaux sont suffisamment faibles pour être insigni- fiantes et par conséquent ne sont pas représentées. Un réseau d'accouplement de ce type est généralement considéré comme ayant un accouplement inductif mutuel "L côté bas", du fait que l'accoupl.ement entre les inductances 20 et 22 est sensiblement déterminé par une inductance 28 qui est reliée entre la jonction des inductances 20 et 22 et le côté bas du réseau 10, c'est-à-dire la masse du signal. Comme cela est facilement apparent, tandis que la fréquence d'intérêt augmente, l'impédance de l'inductance 28 augmente, permettant un plus grand accouplement de signaux du côté primaire (entrée) au côté secondaire (sortie) du réseau 10. Des éléments accordables suiveurs 36 et 38 peuvent accorder une bande passante, par exemple, de 10 MHz, de l'extrémité basse à l'extrémité haute de la bande choisie des fréquences. L'accord souhaité est montré sur la figure 2 pour des bandes passantes accordées aux parties basse (f1) , moyenne (f2) et haute (f3) de la bande choisie des fréquences. Il faut noter qu'il est souhaitable que la largeur de bande de la bande passante du signal haute fréquence soit relativement constante sur la bande choisie des fréquences et que les fréquences au delà de la bande passante f3 soient fortement atténuées. Dans un téléviseur, les fréquences juste au-dessus de la bande choisie d'accord peuvent comprendre les fréquences d'image qui, si elles ne sont pas sensiblement atténuées, peuvent affecter de manière non souhaitable la qualité de l'image et/ou du son reproduits.Le réseau d'accouplement 10 présente une variation de la largeur de bande de la bande passante qui varie sur la bande choisie selon le cube de la fréquence (f3). Il faut reconnaître ici qu'il est souhaitable de compenser cette variation de la largeur de bande en utilisant ce qui est généralement appelé un accouplement capacitif "C côté haut", qui consiste à ajouter un condensateur d'accouplement Cc tel que montré sur la figure l(b), entre les bornes 16 et 18. Comme le savent généralement ceux qui sont compétents en la concep- tion des réseaux d'accouplement entre étages, le condensa- teur Cc réduit les variations de la largeur de la bande passante à peu près de 2:1 sur la bande choisie des fréquences et de plus forme un circuit piège résonant avec la bobine d'inductance 28 "L côté bas" du réseau 10 pour atténuer les signaux à la fréquence image qui sont juste au-dessus de l'extrémité supérieure de la bande choisie des fréquences. Cet effet peut être compris de manière intuitive lorsque l'on a réalisé que l'accouplement L côté bas a un coefficient positif d'accouplement et que l'accouplement C côté haut a un coefficient négatif d'accouplement. Par conséquent, l'accouplement C côté haut a tendance à annuler l'accouplement inductif côté bas, compensant ainsi sensiblement les variations de la largeur de la bande passante provoquées par l'accouplement inductif côté bas, et forme un circuit piège à la fréquence o leur accouplement est égal mais opposé. Pour la simplicité, la variation résultante de bande passante de 2:1 n'est pas montrée sur la figure 2 mais cependant l'effet du piège de l'image est clairement indiqué pour des fréquences du signal égales à ou supérieures à- l'extrémité supérieure de la bande passante f3. Pour recevoir les signaux haute fréquence dans une seconde bande d'accord, par exemple, dans une plage plus faible de fréquences que la première bande d'accord, la source Vsl du signal de commutation applique une basse tension aux anodes des diodes 24 et 26 tandis que la source de commutation Vs2 applique un potentiel positif haut à leurs cathodes. Cela met les diodes 24 et 26 hors de conduction et a pour résultat une configuration du réseau 10 qui est illustrée sur la figure 1(c). Ainsi, les inductances 30 et 32 font partie de la connexion en série des bobines d'inductance entre les bornes d'entrée et de sortie 16 et 18. L'accouplement inductif L côté bas est formé dans cette configuration par une bobine d'induc- tance 34 qui est reliée entre la jonction des inductances et 32 et la masse du signal par la seconde source du signal de commutation V2. il faut reconnaître ici qu'il est souhaitable d'incorporer également l'accouplement C côte haut dans cette configuration du réseau 10. Du fait de la plus basse fréquence de la seconde bande d'accord, la valeur de capacité-d'un condensateur d'accouplement C côté haut C' c doit être plus importante que la valeur de capacité de Cc sur la figure l(b), afin de produire un piège de l'image pour des fréquences juste au-dessus de l'extrémité haute de la seconde bande d'accord. Si l'on utilise C dans la configuration de la figure 1(c), sa c valeur de capacité est trop faible pour la bande d'accord aux plus basses fréquences de la seconde configuration et le piège d'imagese produira de manière-non souhaitable à une fréquence supérieure. Afin de prévoir à la fois Cc et C'c dans le réseau d'accouplement 10 de la figure 1(a), il semblerait appro- prié de les incorporer simplement dans un réseau de mise en forme de la bande passante relié entre les bornes 16 et 18, qui comprend une connexion en série d'un second condensateur et d'une diode de commutation en parallèle avec Cc de façon que lorsque la diode est conductrice, la combinaison en parallèle du second condensateur avec C soit égale à Cc Cependant, il n'est pas souhaitable soit égale à Cc'.Cependant, il n'est pas souhaitable d'incorporer une diode de commutation dans le circuit d'accouplement C côté haut de la figure l(a) pour l'augmentation de prix et la complexité accrus du circuit. Et ce qui est peut être plus important, la fréquence du signal des première et seconde bandes peut être relative- ment haute et la réactance parasite de la diode de commuta- tion peut affecter de manière néfaste le circuit d'accou- plement C côté haut équivalent et une valeur appropriée de Cc peut ne pas être atteinte. Ainsi, il serait souhai- table de relier un condensateur d'accouplement au réseau 10 de façon que la variation de la largeur de la bande passante soit minimisée et que l'emplacement du piège de la fréquence d'image reste à une position utile juste au-dessus de l'extrémité supérieure de chaque bande de fréquences pouvant être choisie. Selon les principes de l'invention, un réseau d'accouplement entre étages comprend une connexion en série d'un nombre pair d'éléments réactifs qui sont reliés entre les bornes d'entrée et de sortie du réseau entre étages, un point de jonction de la connexion en série d'éléments réactifs étant relié à un potentiel de référence du signal par un premier élément shunt à pouvoir réactif. Une connexion en série de diodes de commutation polarisées de manière opposée est reliée en parallèle avec une partie de la connexion en série d'éléments réactifs, la jonction entre les diodes en série étant reliée au potentiel de référence du signal par un second élément shunt à pouvoir réactif. Un troisième élément réactif est relié entre la borne de sortie du réseau et un point sur la connexion en série des éléments réactifs qui se trouve entre la borne d'entrée du réseau et la jonction de la connexion en série de diodes avec la cpnnexion en série des éléments réactifs. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - les figures l(a), l(b) et 1(c) précédemment décrites, illustrent sous forme schématique, des réseaux d'accouplement entre étages accordables selon l'art antérieur; - la figure 2 montre la réponse sur bande passante accordable souhaitée pour le réseau d'accouplement entre étages des figures l(a)-l(c); - les figures 3(a), 3(b) et 3(c) montrent sous forme schématique, un réseau d'accouplement entre étages selon la présente invention; et - la figure 4 montre sous forme schématique, un mode de réalisation préféré d'un réseau d'accouplement entre étages accordable selon la présente invention, approprié à une utilisation dans un téléviseur. La figure 3(a) montre un réseau d'accouplement entre étages accordable 310 qui est sensiblement semblable au réseau 10 de la figure l(a) à l'exception de la connexion d'un condensateur d'accouplement C côté haut 40. Sur la figure 3(a), des éléments ayant la même fonction que ceux décrits par rapport à la figure 1 sont numérotés de manière identique et leur connexion et leur fonctionnement ne seront pas plus amplement décrits. Dans le réseau 310,un seul condensateur 40 d'accouplement côté haut est relié entre la jonction de la bobine d'inductance 20 et la diode 24 de changement de bande et la borne de sortie 18. La façon dont le condensateur 40 peut être efficace dans deux bandes différentes de fréquences sélectives sera décrite en se référant aux figures 3(b) et 3(c) , qui correspondent à la configuration du réseau 310 pour une première bande de fréquences et une seconde plus faible, comme on l'a prédédemment décrit pour les figures l(b) et l(c) à l'exception que, sur la figure 3(b) , Leq et R représentent l'inductance équivalente et la résistance de chacune des diodes de changement de bande 24 et 26. A titre d'exemple, la première bande d'accord peut comprendre les fréquences du signal haute fréquence de télévision entre 271 MHz et 463 MHz (correspondant aux canaux de télévision dans ce qui est appelé les bandes de télévision par câble superbande et hyperbande), et la seconde bande d'accord peut comprendre les fréquences du signal haute fréquence de télévision entre 157-MHz et 265 MHz (correspondant aux canaux de télévision dans la partie supérieure de la bande de télévision par câble sur bande moyenne et dans la bande de diffusion VHF haute). Comme on l'a précédemment noté, lorsque le réseau d'accouplement entre étages est configuré pour accorder la bande supérieure de la plage des fréquences, si la valeur de C côté haut n'est pas changée par rapport à ce qu'elle était pour la bande à la plage inférieure des fréquences, sa valeur sera trop importante.. Cela aura pour résultat un accouplement trop important du signal de la borne d'entrée 16 à la borne de sortie 18 et ne permettra par conséquent pas de contrôler de manière efficace les variations de largeur de bande, et peut avoir pour résultat un piège de l'image qui a une fréquence de résonance pou- vant se trouver dans la bande passante de la configuration de la plage des fréquences supérieures du réseau d'accou- plement entre étages. Cependant, la connexion du condensa- teur 40 selon la présente invention empêche ces résultats non souhaitables. Comme cela est montré sur la figure 3(b), le condensateur 40 reçoit le signal de la jonction de l'inductance 20 et de l'inductance équivalente Leq de la eq diode 24. Dans un mode de réalisation préféré d'un réseau d'accouplement d'un tuner de télévision que l'on décrira en se référant à la figure 4, la bobine d'inductance 20 a une valeur d'environ 20 nH tandis que Leq a une valeur eq d'environ 4 nH. Ainsi, le condensateur 40 reçoit un signal qui est sensiblement atténué du fait de l'action de divi- seur de tension inductif provoquée par la conduction de la diode 24. Cette action réduit avantageusement la quantité du signal qui est appliqué par le condensateur 40 à la borne de sortie 18 (laquelle quantité du signal couplé serait autrement trop importante, car la valeur du condensateur 40 est trop élevée pour la première bande des fréquences), retardant ainsi jusqu'à une fréquence supérieure le point auquel l'accouplement côté supérieur annule l'accouplement côté inférieur, et déplacant en conséquence la fréquence de résonance à un point juste au-dessus de la première bande d'accord. En se référant à la figure 3(c), dans un mode ds réalisation préféré d'un tuner detélévision, la valeur de l'inductance totale pour la série de bobines d'induc- tance entre les bornes d'entrée et de sortie 16 et 18 peut être choisie de façon que la valeur des inductances 30 et 32 soit au moins le double de la valeur des inductances et 22 respectivement. Dans le mode de réalisation préféré, les valeurs des inductances 20 et 22 sont d'envi- ron 20 nanohenrys (nH) et les inductances 30 et 32 sont d'environ 60 nH. L'inductance 34 est d'environ lOnh. Une valeur de 0,56 picofarad (pF) pour le condensateur 40 s'est révélée être efficace dans un réseau d'accouplement entre étages pour tuner de télévision à changement de bande pour contrôler la variation de la largeur de la bande passante à une variation d'environ 2:1 sur toute la plage des fréquences de la seconde bande d'accord et qui établit un piège de la fréquence d'image juste au-dessus de la plus haute fréquence dans la bande. Comme l'inductance 20 est d'une valeur considérablement plus faible que la valeur de l'inductance 30, l'accouplement d'une extrémité du condensateur 40 à la jonction entre les inductances 20 et 30 a relativement peu d'effet sur le bon fonctionnement du condensateur 40 par rapport à la mise en forme de bande passante. Ainsi, on a montré l'usage avantageux de l'accou- plement d'une extrémité du condensateur C côté haut à un point commun aux deux configurations de circuit, mais cependant proche du point de connexion de la diode de commutation 24 à l'inductance 20 qui forme efficacement un diviseur de tension lorsque la diode 24 est conductrice, pour ainsi réduire l'accouplement produit par le condensa- teur C côté haut et élever la fréquence de résonance du piège du signal de l'image. La figure 4 montre sous forme schématique un mode de réalisation préféré 410 du réseau d'accouplement entre étages 310 de la figure 3(a). Dans le réseau 410, des condensateurs accordables 36 et 38 sont illustrés comme comprenant des diodes à capacité variable qui reçoivent la tension d'accord de télévision Vt pour contrôler leur valeur de capacité. La valeur de Vt peut typiquement varier entre 2 et 25 V pour forcer les diedes 36 et 38 à avoir une variation capacitive d'environ 1-20 pF afin d'accorder d'une extrémité de la bande des fréquences choisie à l'autre extrémité. Des condensateurs 42 et 44 de blocage du courant continu empêchent la tension d'accord d'interférer avec le fonctionnement des diodes 24 et 26 de changement de bande. Par ailleurs, selon un autre aspect de l'invention, l'inductance 28 de la figure 3(a) est remplacée par un réseau en "i" comprenant des inductances 28' et 28", dont les premières extrémités sont reliées à la masse du signal par des condensateurs d'accouplement 46 et 48 respectivement et les secondes extrémités sont reliées ensemble par une bande de feuille de planche de circuit imprimé 29. Un condensateur d'accouplement 50 relie une extrémité de l'inductance 34 à la masse du signal. Le réseau en TX est avantageux par le fait qu'il permet une plus grande liberté pour choisir des valeurs des composants pour les inductances du réseau d'accouplement entre étages qui sont (1) d'une valeur pratique par rapport à la bande d'accord choisie et (2) qui permettent une relativement bonne adaptation d'impédance aux étages adjacents d'entrée et de sortie. Par exemple, on suppose que le réseau 410 devait adapter des impédances différentes à la borne d'entrée 16 et à la borne de sortie 18. Dans ce cas, le rapport de l'inductance de la bobine 20 à celle de la bobine 28' peut être choisi indépendamment du rapport des inductances de la bobine 22 à la bobine 28" car la feuille 29,' 2578 1 2 3 qui correspond à environ 3 nH, ajoute une impédance définie entre les bobines 28' et 28". Bien que le réseau d'accouplement entre étages ait été décrit pour une utilisation dans un tuner de téléviseur, il est apparent que des réseaux d'accouplement entre étages sont également efficaces dans toute applica- tion o des signaux sur bandes multiples peuvent être traités. Par ailleurs, bien que dans le mode de réalisation préféré, un agencement spécifique d'éléments réactifs inductifs et capacitifs soit illustré, il sera apparent qu'un agencement différent et/ou des composants réactifs supplémentaires peuvent également être utilisés sans s'écarter du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I 0 N S 1.- Réseau d'accouplement accordable entre étages du type comprenant: une borne d'entrée pour recevoir un signal et une borne de sortie pour fournir un signal; des premier et second éléments à capacité variable reliés auxdites bornes d'entrée et de sortie, respecti- vement, pour forcer ledit réseau à s'accorder dans une plage choisie de fréquences; une connexion en série de bobines d'inductance reliées entre lesdites bornes d'entrée et de sortie, une jonction entre deux desdites bobines d'inductance étant reliée à un potentiel de référence du signal par une bobine d'inductance en shunt; un moyen de commutation relié en série avec les bobines d'inductance de ladite connexion en série, dont les extrémités sont reliées auxdites bornes d'entrée et de sortie et en parallèle avec les inductances restantes reliées en série, une conduction sélective dudit moyen de commutation forçant ledit réseau à prendre une première configuration qui élimine efficacement lesdites inductances en parallèle dudit réseau de façon qu'il soit accordable par lesdits éléments à capacité variable dans une première plage choisie de fréquences, et une non conduction sélec- tive dudit moyen de commutation forçant ledit réseau à prendre une seconde configuration qui est accordable dans une seconde plage choisie de fréquences, caractérisé par un condensateur (40) dont une extrémité est reliée à la jonction dudit moyen de commutation (24, 26) avec ladite connexion en série d'inductances (20, 30, 32, 22) et l'autre extrémité est reliée à l'une desdites bornes d'entrée et de sortie (16 ou 18). 2.- Réseau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la connexion en série précitée d'inductances comprend des première (20), seconde (30), troisième (32) et quatrième (22) bobines d'inductance reliées dans l'ordre nommé et l'inductance (34) en shunt est reliée entre la jonction desdites seconde et troisième inductances et ledit potentiel de référence du signal. 3.- Réseau selon la revendication 2, caractérisé en ce que la valeur d'inductance des première et quatrième bobines d'inductance précitée est au moins égale à la moitié de la valeur d'inductance des seconde et troisième bobines d'inductance précitées. 4.- Réseau selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen précité de commutation comprend des diodes de commutation couplées en série et polarisées de manière opposée (24, 26) qui sont reliées en série avec les première et quatrième bobines d'inductance précitées et en parallèle avec les seconde et troisième bobines d'inductance précitées. 5.- Réseau selon la revendication 4, caractérisé en ce que le condensateur (40) précité est relié entre la jonction des premièreet seconde bobines d'inductance précitées et la borne de sortie précitée. 6.- Réseau selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'inductance équivalente des diodes de commuta- tion (24, 26) précitées, lorsqu'elles sont conductrices est plus faible que l'inductance des première et quatrième bobines d'inductance précitées. 7.- Réseau selon la revendication 6, caractérisé en ce que la première configuration précitée est pour le passage de signaux dans une première bande de signaux haute fréquence de télévision et la seconde configuration précitée est pour le passage de signaux haute fréquence de télévision dans une seconde bande de signaux haute fréquence de télévision dont la plage des fréquences est plus faible que la plage des fréquences de ladite première bande. 8.- Réseau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le condensateur (40) précité est relié entre les bornes précitées d'entrée et de sortie de façon qu'il soit relié en série avec la première bobine d'inductance précitée et en parallèle avec la seconde bobine d'inductance précitée. 9.- Réseau selon la revendication 8, caractérisé en ce que le condensateur (40) précité a une extrémité reliée à la jonction de la première bobine d'inductance précitée et de la diode de commutation précitée et son autre extrémité est reliée à la borne de sortie du réseau.