Brevet FR2585512A1 — publié le 19870130

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR DIMINUER LE TAUX D'ONDES STATIONNAIRES EN ENTREE D'UN QUADRIPOLE HYPERFREQUENCE La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour diminuer le taux d'ondes stationnaires ramené en entrée d'un quadripôle hyperfréquence, le quadripôle recevant une onde incidente émanant d'une ligne de transmission hyperfréquence et réfléchissant tout ou partie de celle-ci en une onde réfléchie transmise en sens opposé dans la ligne. I1 est connu que pour adapter une entrée d'un quadripôle en hyperfréquence, tel qu'un amplificateur à faible bruit, il est nécessaire d'obtenir un taux d'ondes stationnaires (T.O.S.) voisin de l'unité, afin que l'amplitude de l'onde réfléchie tende vers zéro. L'une des deux solutions suivantes est actuellement utilisée - soit un dispositif ferromagnétique, tel qu'un isolateur unidirectionnel a ferrite, est introduit a entrée de l'amplificateur - soit deux amplificateurs à faible bruit sont mis en parallèle par l'intermédiaire de deux coupleurs ou tés à 900 offrant un coefficient de couplage de 3 dB. Ces deux solutions présentent le désavantage d'être onéreuses. La présente invention vise à fournir un procédé et un dispositif pour diminuer le taux d'ondes stationnaires en entrée d'un quadripôle hyperfréquence moins onéreux que les solutions selon la technique antérieure. A cette fin, un procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'une partie de l'onde incidente est prélevée à l'entrée du quadripôle et réinjectée en opposition de phase avec l'onde réfléchie. L'onde incidente réinjectée diminue ainsi considérablement, voire annule l'onde réfléchie, ce qui permet d'obtenir un taux d'ondes stationnaires voisin de l'unité. Un dispositif de diminution de taux d'ondes stationnaires pour la mise du procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un coupleur directif ayant un premier accès direct recevant l'onde incidente1 un second accès-direct retransmettant une première partie de l'onde incidente vers l'entrée du quadripôle et recevant l'onde réfléchie provenant du quadripôle, et un premier accès de couplage transmettant une seconde partie de l'onde incidente, et un moyen de réflexion totale réfléchissant ladite seconde partie de l'onde incidente en une onde incidente réfléchie, ladite onde incidente réfléchie étant mélangée en opposition de phase avec l'onde réfléchie en sortie du premier accès. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparattront plus clairement à la lecture de la description suivante en référence aux dessins annexés dans lesquels - la Fig.l montre d'une manière connue un quadripôle desservi par une ligne de transmission hyperfréquence ; et - la Fig.2 montre schématiquement un dispositif de diminution de taux d'ondes stationnaires selon l'invention, en entrée d'un quadripôle, tel qu'un amplificateur. Dans la Fig.l est représenté une ligne de transmission hyperfréquence LT à une extrémité de laquelle est injectée une onde incidente I par un générateur hyperfréquence E ayant une g impédance interne Zg, en direction d'une impédance de charge ZL à travers un quadripôle 9. On rappelle que le quadripôle ne transmet a la charge qu'une fraction de l'onde incidente, le reste de celle-ci étant restitué par le quadripôle vers le générateur sous la forme d'une onde réfléchie R.Une telle réflexion est exprimée par un coefficient de réflexion en tension r tel que r = R/l Cose il est connu, à partir du module de coefficient de réflexion 4 r I peut être exprimé le taux d'onde stationnaire (T.O.S.) S selon la formule suivante ss rl)/(l-lrl) Conformément à l'invention, il est recherché d'obtenir un taux d'ondes stationnaires S à l'entrée du quadripôle afin d'adapter l'impédance d'entrée de celui-ci à l'impédance caractéristique de la ligne. En d'autres termes, l'onde réfléchie R doit tendre vers zéro ce qui implique un taux d'ondes stationnaires S tendant vers l'unité. Comme montré à la Fig.2, un dispositif de diminution de taux d'ondes stationnaires D conforme à l'invention est inséré en entrée du quadripôle Q en vue d'obtenir le résultat ci-dessus. Le dispositif D comprend essentiellement un coupleur directif CO ayant quatre accès A1 à A4. Les accès A1 et A2 sont des accès directs, et les accès A3 et A4 sont des accès de couplage. Ainsi, lorsque l'onde incidente I provenant du générateur E est appliquée à l'accès A1, une majeure partie de l'onde I g est retransmise par l'accès A2 vers l'entrée du quadripôle Q, et une faible partie de l'onde I sort de l'accès de couplage A4, les accès A1 et A3 étant complètement découplés. D'une manière réciproque, l'onde R réfléchie par le quadripôle Q et appliquée à l'accès direct A2 est retransmise en majeure partie par l'accès A1 en direction du générateur E et en faible partie par g l'accès de couplage A3, les accès A2 et A4 étant complètement découplés. Le dispositif D comprend également un moyen de réflexion totale M relié à l'accès de couplage A4, et une charge adaptée Z3 reliée à l'accès de couplage A3. Le moyen de réflexion M est constitué d'une manière connue par un tronçon de ligne de transmission ayant une longueur réglable, terminé par un court-circuit pour former un "shunt", comme illustré dans la Fig.l, ou par un circuit ouvert pour former un "stub". La partie de l'onde incidente prélevée par l'accès A4 est ainsi réfléchie dans le moyen M en une onde réfléchie I'. L'onde réfléchie I' est alors mélangée avec l'onde R réfléchie par le quadripôle au niveau de l'accès direct A1. La longueur du tronçon de ligne dans le moyen M est alors réglée afin que l'onde I' soit en opposition de phase avec l'onde R au niveau de l'accès A1, et ainsi afin que l'onde réfléchie soit fortement attenuée afin d'obtenir devant le dispositif D, c'est-à-dire pratiquement en entrée du quadripôle Q, un taux d'ondes stationnaires S voisin de l'unité. Le coupleur directif CO offre un coefficient de couplage, rapport de la puissance de l'onde incidente entrant dans l'accès A1 à la puissance de l'onde sortante de l'accès A4, qui est choisi en fonction de l'amélioration souhaitée du taux d'ondes stationnaires, et plus précisemment qui est choisi d'autant plus petit que le taux d'ondes stationnaires doit etre proche de l'unité. L'impédance de charge Z3 de l'accès de couplage A3 est égale à l'impédance caractéristique de cet accès A3 afin qu'aucune onde réfléchie ne revienne en direction du quadriple Q à travers les accès A3 et A2. Le dispositif D selon l'invention peut être utilisé, moyennant quelques adaptations de structures notamment du coupleur CO, à n'importe quelle ligne de transmission hyperfréquence LT, telle que ligne coaxiale, guide d'onde, ou ligne sur substrat du genre microstrip ou triplaque. Par ailleurs, le quadripôle Q est un circuit hyperfréquence tel qu'un amplificateur comme illustré dans la Fig.2, un mélangeur, un filtre, un modulateur ou un détecteur par exemple. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour diminuer le taux d'ondes stationnaires (S) en entrée d'un quadripôle hyperfréquence (Q), recevant une onde incidente (I) et générant une onde (R) réfléchie de l'onde incidente (I), caractérisé en ce qu'une partie de l'onde incidente (I) est prélevée à l'entrée du quadripôle (Q) et réinjectée en opposition de phase avec l'onde réfléchie (R). 2 - Dispositif de diminution de taux d'ondes stationnaires pour la mise en oeuvre du procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un coupleur directif (CO) ayant un premier accès direct (A1) recevant l'onde incidente (I), un second accès direct (A2) retransmettant une première partie de l'onde incidente (I) vers l'entrée du quadripôle (Q) et recevant l'onde réfléchie (R) provenant du quadripôle (Q), et un premier accès de couplage (A4) transmettant une seconde partie de l'onde incidente (I), et un moyen de réflexion totale (M) réfléchissant ladite seconde partie de l'onde incidente (I) en une onde incidente réfléchie (I'), ladite onde incidente réfléchie (I') étant mélangée en opposition de phase avec l'onde réfléchie (R) en sortie du premier accès (A1). 3 - Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de réflexion (M) est un tronçon de ligne hyperfréquence ayant une longueur réglable et terminée par un court-circuit ou un circuit ouvert. 4 - Dispositif conforme à la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le coup leur (CO) comporte un second accès de couplage (A3) recevant une partie de l'onde réfléchie (R) reçue par le second accès direct (A2), et terminé par son impédance caractéristique (Z3).