Brevet FR2590747A1 — publié le 19870529

-1- Résonateur YIG couplé par boucle La présente invention concerne les résonateurs YIG couplés par boucle et plus particulièrement un résonateur YIG couplé par boucle amélioré qui réduit l'inductance série parasite pour augmenter la gamme de fréquences utilisable. Un résonateur YIG typique 10 est représenté aux figures 1 et 3. Un logement métallique 12 divisé en deux moitiés 12a et 12b comporte, une pattie centrale amincie 14. Dans la partie centrale 14 sont disposées une ou plusieurs cavités résonnantes 16, chacune d'elles ayant un résonateur YIG 18 disposé en son cen- tre. A chaque extrémité du logement 12 se trouve un connecteur ayant un conducteur 22 disposé dans une rainure usinée dans les deux moitiés 12a et 12b de ce logement. Le conducteur 22 a sa section droite qui va en diminuant jusqu'à devenir un fin fil métallique près des cavités 16. Une boucle de couplage 26 est disposée dans la cavité 16 avec un demi-tour disposé autour du résonateur YIG 18. Les extrémités de la boucle de couplage 26 sont attaches en formantuneseule piece avec les fils métalliques fins 24 à une extrémité et sont mises à la masse à l'autre ex- trémité 27. Deux électro-aimants 28, ayant une pièce polaire centrale 30 et un enroulement électrique entourant 32, sont dis- posés pour être contigus au logement 12, de telle manière que les extrémités des pièces polaires viennent en contact avec la partie centrale 14 du logement 12 pour produire le champ magnétique nécessaire aux résonateurs YIG 18. Les deux sphères 18 sont couplées ensembles par une paire de boucles 25 formant un étage intermédiaire comme le montre la figure 2@ -2- Pour la configuration représentée à la figure 3, le schéma équivalent aux très hautes fréquences est représenté à la fi- gure 4. Dans ce schéma, le résonateur 18 est représenté par un circuit Douchon LC et la partie de boucle effective de la boucle de couplage 26 est représentée par une bobine d'induc- tance qui agit comme l'enroulement primaire d'un transforma- teur pour coupler l'énergie au composant inductif, c'est-à- dire au secondaire, du circuit bouchon LC. Les extrénités de la ooucle de couplage 26 qui s'étendent de la boucle effective aux parois de la cavité résonnante 16 sont représentées par des éléments de circuit inductifs série additionnels. Du fait de l'effet de ces éléments inductifs série parasites, le ren- dement de couplage entre la boucle de couplage 26 et le réso- nateur YIG diminue aux fréquences élevées. Cette diminution du rendement de couplage devient importante à 18 GHz et au- dessus de cette fréquence, comme le montre la ligne en trait continu de la figure 5. L'inductance série pourrait être ré- duite en rapprochant les parois de la cavité résonnante l'une de l'autre, mais cela aurait pour résultat une diminution du Par conséquent, ce qui est désiré est un moyen pour ré- duire au munimum l'inducteur série parasite sans effectuer le facteur Q du résonateur. En-conséquence, l'invention a pour but la réalisation d'un résonateur YIG à couplage par boucle amélioré qui a une boucle dé couplage avec:une ligne de transmission d'adaptation d'im- pédance à l'intérieur de la cavité résonnante. Le résonateur YIG et la boucle de couplage sont décalés vers une extrémité - 3 - 2590747 de la cavité résonnante. Un plan de masse est prévu en travers de cette extrémité de la cavité résonnante de manière que les parties extrêmes de. la boucle de couplage forment une ligne de transmission avec -le plan de masse et que cette ligne ait la même inpédance caractéristique que la ligne de transmission qui aboutit à la cavité résonnante. Plus précisément, selon l'invention la boucle de couplage est formée de trois parties: une partie constituant la boucle proprement dite qui encercle partiellement le résonateur YIG et deux parties extrêmes, chacune de ces parties extrêmes for- mant une ligne de transmission d'adaptation d'impédance avec la ligne de transmission aboutissant à la cavité, à l'intérieur du logement, pour réduire au minimum l'inductance série parasite des parties extTêmes de la boucle de couplage aux fréquences élevées. Selon une autre caractéristique de l'invention, la partie constituant la boucle proprement dite entoure essentiellement le résonateur YIG pour améliorer le couplage d'energie entre la boucle de couplage et ce résonateur. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la ligne de transmission d'adaptation d'impédance comprend: - un plan de masse en travers d'une extrémité de la cavité; et - une partie extrême droite de la boucle de couplage disposée parallèlement au plan de masse à une distance de celui-ci déterminée par l'impédance d'adaptation désirée. Les buts, les avantages et les points caractéristiques nouveaux de l'invention apparaîtront plus clairement à la lec- ture de la description détaillée qui suit donnée à l'aide des dessins annexés et complétée par les revendications annexées. _4 _ 2590747 _]F t igure 1 est une vue en coupe d'un résonateur YIG typique; _], t igure 2 est une représentation schématique du couplage entr lers sphères YIG de la figure 1; _ 1] iigure 3 est une vue éclatée de l'une des cavités réson- nanti', de l'art antérieur incorporées au résonateur de la figure 1; - 1a figure 4 est un schéma équivalent de la boucle de coupla- ge rl ju résonateur YIG de la figure 2; - la figure 5 est un graphique du rendement de couplage d'une bouclr' de couplage et d'un résonnateur YIG en fonction de la fréquence; - la figjure 6 est une vue'éclatée de l'une des cavités reson- nante: de la figure 1 dans-l'invention; - la figure 7 est une vue éclatée de l'une des cavités résonnantes de la fi gure l représentant une autre forme de réalisation de 1'inventibn; - la figure 8 est une vue agrandie d'une troisième forme de - réali;ation d'une boucle de couplage et d'un résonnateur YIG. l'examen de la figure 6 montre que celle-ci représente un r,:;onateur YIG à couplage par boucle amélioré. Le fil mé- taIlihtie fin 24 est déplacé vers une extrémité de la cavité ré!r,,3, iante 16 avant de pénétrer dans cette cavité. La boucle de {huilage 26 a ses extrémités parallèles à la surface de la pièce polaire 30 et prochesde cette surface qui agit comme un plan de masse. C'est ainsi que les extrémités de la boucle de.,,,plage 26 et la pièce polaire 30 forment une ligne de trai.:,î:ission qui a une impédance caractéristique qui est fonc- tinil, de la distance entre les parties extrêmes de la boucle de.,uplage 26 et le plan de masse, comme cela est bien connu de l'homme de métier. Cette distance est réglée de telle ma- nibit' que l'impédance caractéristique de cette ligne de trans- - mission soit égale à celle de la ligne de transmission qui aboutit à la cavité résonnante 16 et qui est formée par le fil métallique fin 24. Cette impédance caractéristique est typiquement de 50 ohms. Au lieu d'avoir le fil métallique fin 24 décalé, ce fil peut rester centré. Cependant, comme le montre la figure 7, la boucle de couplage int6grale 26 à l'entrée de la cavité rÉsonnante 16 est parallèle à la surface de cette cavité o elle fcrme une ligne de transmission à impédance adaptée avec la paroi servant de plan de masse. Ensuite, la Doucle de cou- plage 26 est formée avec les extrémités droites parallèles à un plan de masse 34. Dans cette forme de réalisation, une feuille conductrice est représentée disposée sur l'extrémité de la cavité 16 pour former le plan de masse 34 au lieu de la pièce polaire 30. Le conducteur qui forme la boucle de couplage 26 peut être un conducteur en cuivre au bérylliurn usiné chimiquementet présentant une section carrée de 0,05 mm. Comme on le voit à la figure 8, la boucle de couplage 26 peut en outre être réalisée sous la forme d'une boucle presque com- plète au lieu d'une demi-boucle pour augmenter le couplage entre la boucle 26 et le résonateur YIG 18. C'est ainsi que l'invention permet la réalisation d'un résonateur YIG couplé par boucle amélioré qui réduit au mini- mum l'inductance série parasite de la boucle de couplage à l'intérieur de la cavité résonnante sans réduire le fcteurQdjresrn- nateur grâce à la formation d'une ligne de transmission assu- rant l'adaptation d'impédance à l'intérieur de la cavité ré- sonnante jusqu'à la boucle proprement dite. _6 - _2590747 Revendications 1. Résonateur YIG couplé par boucle du type ayant un résonateur YIG (18) situé à l'intérieur d'une cavité (16) d'un logement (12), une boucle de couplage (26) passant dans cette cavité en encerclant partiellement ce résonateur YIG, la bou- cle de couplage étant mise à la masse à une extrémité et con- nectée, à l'autre extrémité, à une ligne de transmission à l'intérieur du logement (12), et un électro-aimant ayant une pièce polaire (30) contiguë à la cavité (16), caractérisé en que la -boucle de couplage (26) est formde de trois parties: une partie constituant la boucle proprement dite qui encercle partiellement le résonateur YIG et deux parties extrêmes, chacune de ces parties extrêmes formant une ligne de transmission d'adapta- tion d'impédance avec la ligne de transmission aboutissant à la cavité, à l'intérieur du logement (12), pour réduire au minimum l'inductance série parasite des parties extrêmes de la boucle de couplage (26) aux fréquences élevées. 2. Résonateur YIG couplé par boucle selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que la partie constituant la boucle proprement dite entoure essentiellement le résonateur YIG (18) pour améliorer le couplage d'énergie entre la boucle de couplage (26) et ce résonateur. 7 2590747 3. Résonateur YIG couplé par boucle selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que la ligne de transmission d'adaptation d'impédance comprend: - un plan de masse en travers d'une extrémité de la cavité; et - une partie extrême droite de la boucle de couplage (26) dis- posée parallèlement au plan de masse à une distance de celui- ci déterminée par l'impédance d'adaptation désirée. 4. Résonateur YIG couplé par boucle selon la reven- dication 3, caractérisé en ce que le plan de masse conprend l'extrémité de la pièce polaire (30) parallèle à la cavité (16) et fermant l'extrémité de celle-ci. 5. Résonateur YIG couplé par boucle se!on la reven- dication 3, caractérisé en ce que le plan de masse comprend une feuille conductrice de matériau fixée au logement, en tra- vers oe l'extrémité de la cavité (16). 6. Résonateur YIG couplé par boucle salon la reven- dication 3, caractérisé en ce que la ligne de transmission à l'intérieur du logement (12), au niveau de la.cavité (16), est à la même distance du côté de ce logement sur lequel le plan de masse est situé que la partie extrême droite de la boucle de couplage (26). -8 7. Résonateur YI(; couplé par boucle selon la reven- dication 3, caractérisé en ce que la ligne de transmission l'intérieur du logement (12', au niveau de la cavité (16), est au point milieu de cette cavité, et que la boucle de cou- plage (26) comporte une partie parallèle L la paroi de la ca- vite (16) connectant la ligne de transmission à la partie ex- trême de cette boucle de couplage, la paroi servant de plan de masse pour cette partie parallèle.