Brevet FR2608324A1 — publié le 19880617

Dispositif mélangeur doublement équilibré. La présente invention concerne un dispositif mélangeur doublement équilibré. De manière générale, les dispositifs mélangeurs permettent, à par- tir d'un premier signal de fréquence donnée, l'obtention par battement avec un deuxième signal de fréquence différente, délivré par un oscillateur local, d'un certain nombre de signaux de fréquences différentes, en particulier d'un signal à fréquence intermédiaire égale à la différence des deux fréquences précitées. Un mélangeur doublement équilibré permet, à l'aide de coupleurs et déphaseurs, d'avoir une isolation naturelle entre les portes signal, oscillateur local et fréquence intermédiaire. De plus, de nombreuses combinaisons de fréquences parasites sont fortement atténuées vers la porte fréquence intermédiaire. Les dispositifs connus de l'art antérieur présentent une limitation importante de largeur de bande de fréquence sur un des accès, généralement sur l'accès fréquence intermédiaire. - Les différentes portes sont chargées par des éléments parasites dimensionnés par les autres portes. Les circuits d'adaptation ne sont pas indépendants, ce qui interdit certains recouvrements entre les différentes bandes. De plus, les dispositifs de l'art connu nécessitent un usinage particulier du substrat du circuit. Ainsi un article intitulé "A 26 GHz Band integrated circuit of a doublebalanced mixer and circulators" de Hiroyo Ogawa, Masami Akaike, Masayoski Aikawa, Toshisoh Karaki et et Junji Wakanabe paru dans "IEEE Transaction on microwave theory and techniques" (vol. MTT 30, n 1, Janvier 1982) décrit l'intégration d'un mélangeur doublement équilibré et d'un disque ferrite du type circulateur réalisée dans la bande des 26 GHz. Ce mélangeur est composé de lignes microstrip disposées sur une face du substrat, et de lignes à fente, de lignes couplées et de lignes coplanaires disposées sur l'autre face de ce substrat, deux fils permettant de connecter les lignes à fente aux lignes coplanaires. - 2 - L'obJet de la présente invention est de pallier ces inconvénients. L'invention propose à cet effet un dispositif mélangeur doublement équilibré comprenant quatre mélangeurs élémentaires et trois accès, caractérisé en ce que des déphaseurs, permettant de réaliser un déphasage de T mélangeur et le deuxième accès. L'invention permet ainsi d'éviter les usinages particuliers du substrat qui sont dûs dans l'art antérieur à l'utilisation des deux faces de celuici, et de présenter de très larges bandes sur les trois accès: par exemple, deux octaves de fréquence arbitrairement choisis dans la bande 226 GHz, pour le signal et la fréquence intermédiaire, et 1-26 GHz pour l'oscillateur local. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées sur lesquelles: - la figure 1 représente une vue schématique du dispositif de l'invention. - les figures 2 et 3 représentent des vues en perspective de deux réalisations du dispositif de l'invention. Sur la vue schématique de la figure 1, quatre mélangeurs élémentaires, 10, 11, 12 et 13, par exemple des diodes, sont connectés à trois accès 14, 15 et 16. Des différences de phase- 43; Elles sont indiquées à k'15près (k entier). La valeur angulaire être entachée d'erreur. Ces déphaseurs sont respectivement disposés entre le premier mé- langeur (10) et le premier (14) et le troisième (16) accès (38 et 39); entre le deuxième mélangeur (11) et le deuxième (15) et le troisième (16) accès (40 et 41); entre le troisième mélangeur (12) et le premier (14) accès (42); et entre le quatrième mélangeur (13) et le deuxième (15) accès (43). On définit ainsi des conditions de phase pour -3- les trois signaux: - fréquence radio (ou FR); - fréquence intermédiaire (ou FI); oscillateur local (ou OL); correspondant respectivement aux trois accès 14, 15 et 16. Les oppositions de phase ainsi définies permettent d'obtenir la suppression de certaines raies, et d'affaiblir, ainsi, les fréquences parasites en sortie. Les deux réalisations des figures 2 et 3, selon l'invention, utilisent deux supports diélectriques, ou substrats 5 et 6 sur la face supérieure desquels sont déposés des films conducteurs minces ou épais, sous forme de lignes à fente et de lignes coplanaires. Une ligne à fente propage un mode antisymétrique; une ligne coplanaire, un mode symétrique et un mode antisymérique. Dans un mode symétrique, le champ électrique transversal est symétrique par rapport à l'axe de propagation. Dans les deux réalisations représentées la combinaison de ces deux types de lignes et de leurs divers modes de propagation permet de réaliser les déphasages de la figure 1 sur les mélangeurs élémentaires 10, 11, 12, 13. Dans les deux cas, l'accès 14 excite une ligne coplanaire 9 en mode symétrique et l'accès 15 excite une ligne coplanaire 17 en mode symétrique, qui excite une ligne coplanaire 18, située dans le prolongement de la ligne 9, en mode antisymétrique. Un ruban métallique 8, qui forme un court-circuit pour le mode antisymétrique, permet le renvoi de toute l'énergie de la ligne 17 vers la ligne 18. Pour une meilleure adaptation, une transition entre les lignes 17 et 18 est effectuée à l'aide d'un ruban métallique 19 et d'un ligne coplanaire en A /4 20, le ruban 19 effectuant la liaison avec le conduc- teur central 7 de la ligne 20. Sur la figure 2, la ligne coplanaire 18 se divise en deux lignes à fente 21 et 22. Sur la figure 3, cette ligne 18 se divise, en deux lignes coplanaires en mode symétrique 23 et 24. Deux rubans métalliques 30 - 4 - et 31, réalisant des court-circuits entre les deux parties latérales de ces lignes coplanaires 23 et 24, permettent de ne laisser passer qu'un mode symétrique dans chacune de ces deux lignes. Les différentes lignes ainsi décrites c'est-à-dire les lignes 9, 17, 18, 21 et 22 et les lignes 9, 17, 18, 23 et 24 forment respectivement deux structures hybrides. Sur la figure 2, les conducteurs latéraux des lignes 21 et 22 sont connectés aux diodes 10, 11, 12 et 13. L'accès 16 excite une ligne coplanaire 25 en mode symétrique qui se partage en deux lignes coplanaires 28 et 29 à propagation symétrique dont les conducteurs centraux 32 et 33 sont respectivement connectés au points communs des diodes 12 et 13 et 10 et 11. Les deux premières diodes 10 et 11 sont disposées dans le- sens passant des conducteurs latéraux vers le conducteur central 33; Les deux autres diodes 12 et 13 dans l'autre sens. Sur la figure 3, l'accès 16 excite une même ligne coplanaire 25 en mode symétrique qui se partage, cette fois, en deux lignes à fentes 26 et 27 dont les conducteurs latéraux sont reliés aux diodes 12, 13, 10 et 11. Ces diodes ont toutes le même sens passant. Les diodes 10, 11, 12, 13, ou mélangeurs élémentaires, sont fixées à la surface du substrat, par exemple par soudure, collage... Dans le cas o les déphasages indiqués en figure 1 sont parfaits, l'isolation entre les trois accès est infinie, sinon l'isolation n'est pas infinie. Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et que l'on pourra rempla- cer ses éléments constitutifs par des éléments équivalents sans, pour autant, partir du cadre de l'invention. Ainsi, les accès Signal (RF), fréquence intermédiaire (FI) et oscillateur local (OL) peuvent être permutés, le sens de montage des diodes peut être changé. Ainsi la fréquence FI peut être une combinaison d'un harmonique de la fréquence OL et de la fréquence RF ou de la fréquence OL et de la fréquence RF. Les mélangeurs élémentaires peuvent être reliés par des capacités, -5 des selfs, ou des lignes couplées aux conducteurs environnants et peuvent être polarisées en courant continu. Des plages de conducteurs peuvent être isolées, en courant continu, des conducteurs environnants. Des surfaces conductrices peuvent être supprimés. - 6 - REVENDICATIONS: 1/ Dispositif mélangeur doublement équilibré comprenant quatre mélan- geurs élémentaires (10, 11, 12, 13) et trois accès (14, 15, 16), caractérisé en ce que des déphaseurs permettant de réaliser un déphasage de t + k', (k étant un nombre entier), sont respectivement disposés entre le premier mélangeur (10) et le premier (14) et le troisième accès; entre le deuxième mélangeur (11) et le deuxième (15) et le troisième (16) accès; entre le troisième mélangeur (12) et le premier accès (14); et entre le quatrième mélangeur (13) et le deuxième accès (15). 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier accès (14) correspond au signal fréquence radio, le deuxième accès (15) correspond au signal fréquence intermédiaire et le troisième accès (16) correspond à l'oscillateur local. 3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les trois accès (14, 15, 16) excitent des lignes coplanaires (9, 17, ), les deux premières (9, 17) excitant une ligne coplanaire (18), res- pectivement en mode symétrique et antisymétrique, qui se partage en deux lignes connectées aux mélangeurs élémentaires (10, 11, 12, 13), un élément conducteur (8) reliant les deux conducteurs latéraux du guide (9) excité par le premier accès (14). 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la ligne coplanaire (18) se partage en deux lignes à fente (21, 22). / Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que le troisième accès (16) excite une ligne coplanaire (25) en mode symétrique qui se partage en deux lignes coplanaires (28 et 29) connectées aux mélangeurs élémentaires. 6/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la ligne coplanaire (18) se partage en deux lignes coplanaires (23, 24), deux éléments conducteurs (30, 31) reliant les conducteurs latéraux de ces lignes (23, 24). 7/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le troisième accès (16) excite une ligne coplanaire (25) qui se partage en deux lignes à fentes (26, 27) connectées aux mélangeurs élémentaires. -7- 8/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'un élément conducteur (19) relie le conducteur central de la ligne (17) issue du deuxième accès (15) au conducteur central (7) d'une ligne coplanaire (20) en /4 située symétriquement à cette ligne (17) par rapport à la ligne (9) issue du premier accès (14). 9/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les mélangeurs élémentaires (10, 11, 12, 13) sont des diodes. / Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments conducteurs sont des rubans métalliques.