Brevet FR2605460A1 — publié le 19880422

Convertisseur d'hyperfréquences à guide d'ondes. La présente invention est relative à un convertisseur d'hyperfréquences, du type comprenant un étage amplificateur d'entrée, un filtre passe-haut à guide d'ondes, un étage oscillateur de fréquence locale et éventuellement un étage amplificateur de fréquence intermédiaire. Le développement des télécommunications et en particulier l'apparition des satellites de transmission directe a eu notamment pour conséquence la prolifération des récepteurs en ultra-hautes fréquences et plus récemment en hyperfréquences. Cette multiplication pose le problème des inerférences provoquées par le fonctionnement des étages convertisseurs de fréquence des multiples récepteurs, dont l'oscillateur de fréquence locale engendre outre sa fréquence nominale, de nombreux harmoniques dont certains peuvent soit directement, soit par battement, perturber les récepteurs voisins. Le problème s'avère particulièrement délicat avec les satellites de réception directe, travaillant dans la bande des 10-12 GHz et dont les récepteurs travaillent avec un convertisseur d'hyperfréquences comportant un oscillateur de fréquence locale pour le premier mélangeur aux environs de 10 GHz. Si le niveau d'oscillateur local est suffisant, il se comportera comme un brouilleur pour la station voisine. On se trouvera en outre confronté avec les produits d'intermodulation de nombreux émetteurs fournissant une porteuse entre 9,9 et 10,1 GHz.Les signaux utiles étant d'extrêmement faible niveau, il est d'une importance primordiale d'éviter dans toute la mesure possible le rayonnement parasite de l'oscillateur local, qui pourrait avoir notamment pour conséquence d'éblouir un récepteur en paralysant son étage d'entrée. Il existe par conséquent un besoin évident pour une conception de convertisseur d'hyperfréquences qui assure une atténuation maximum des fréquences-images et de la fréquence d'oscillateur local, tout en atténuant aussi faiblement que possible la bande des fréquences utiles, et en permettant un montage aisé et compact de l'ensemble. A cette fin, le convertisseur d'hyperfréquences suivant l'invention possède des étages amplificateur d'entrée, oscillateur/mélangeur et amplificateur de fréquence intermédiaire éventuel réalisés en tant que circuit imprimé double face, dont la face dorsale forme un plan métallisé intact, ces étages étant conçus avec une disposition linéaire en succession, et un guide d'ondes métallique ouvert en une pièce, soudé sur la face dorsale métallisée précitée, suivant l'alignement linéaire des étages, de manière à former un ensemble compact. Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, les divers étages sont réalisés en tant que circuits imprimés distincts, dont l'assemblage rigide est assuré, en partie au moins, par le guide d'ondes soudé sur leurs faces dorsales. D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: La figure I est une vue en plan simplifiée des divers éléments d'un convertisseur d'hyperfréquences suivant l'invention. La figure 2 est une vue simplifiée, en coupe suivant la ligne A-A de la figure 1, du convertisseur d'hyperfréquences suivant l'invention. Dans ces figures, des références identiques désignent des éléments analogues ou identiques. Le convertisseur d'hyperfréquences suivant l'invention, représenté schématiquement aux figures 1 et 2 dans ses éléments structuraux, comprend un étage amplificateur d'entrée réalisé sur un circuit imprimé 7, un étage oscillateur de fréquence locale et mélangeur réalisé sur un circuit imprimé 12 et un étage amplificateur de la fréquence intermédiaire résultante réalisé sur un circuit imprimé 9. L'étage amplificateur d'entrée 7 est couplé au mélangeur/oscillateur 12 à l'aide d'un filtre passe-haut à guide d'ondes 2 qui a pour but de laisser passer avec une atténuation minimum les fréquences utiles provenant de l'amplificateur d'entrée 7 tout en atténuant au maximum les fréquences-images et la fréquence d'oscillateur local qui pourraient sans cela parvenir aux circuits d'entrées et être rayonnées vers l'émetteur et/ou des récepteurs voisins en y provoquant d'imporantes perturbations. Il est difficile d'éviter un tel rayonnement parasite aux fréquences mises en jeu, se situant entre 10 et 12 GHz dans le cas des transmissions par satellite à réception directe, par exemple. Pour parvenir au résultat recherché, dans le convertisseur suivant l'invention, les circuits imprimés 7, 9 et 12 sont réalisés en tant que circuits imprimés double face, dont la face dorsale forme un plan métallisé intact, les étages correspondants du convertisseur ayant une disposition linéaire en succession. Sur la face dorsale métallisée précitée est soudé suivant l'invention, un guide d'ondes de filtre formé par une pièce métallique en caisson 15 (figure 2). Ce caisson 15 est par exemple obtenu à partir d'une feuille métallique appropriée, par exemple en cuivre, convenablement découpée et pliée. Les parois pliées perpendiculaires au fond du caisson sont soudées entre elles dans leurs zones de rencontre et elles sont soudées par leurs bords libres à la métallisation dorsale précitée. Le guide d'ondes 2 est couplé en entrée à la sortie de l'amplificateur 7 au moyen d'un élément de couplage 3 et, de même, il est couplé en sortie à l'entrée de l'étage mélangeur/oscillateur 12 au moyen d'un élément de couplage 1. Ces éléments de couplage 3 et 1 traversent le substrat du circuit imprimé correspondant, sans contact avec la métallisation dorsale, qui présente par exemple en cet endroit un trou circulaire de diamètre supérieur à la dimension de l'élément de couplage concerné. D'une façon analogue, un guide d'ondes 4 par lequel le signal de réception est appliqué au convertisseur, est couplé à l'amplificateur d'entrée 7 par un élément de couplage 5 traversant le substrat. A son tour, l'amplificateur d'entrée 7 est couplé par une technique de traits tiretés, à l'élément de couplage 3 par un guide d'ondes 6, dont les parois longitudinales 14 sont soudées sur des parties de masse appropriées du circuit imprimé d'amplificateur 7, qui forment un blindage efficace et protègent l'ensemble pour toutes les fréquences. Les références 8, 10, 11 et 13 désignent des pièces métalliques formant blindage entre les diverses parties du convertisseur. Dans une forme de réalisation très avantageuse de l'invention, les circuits imprimés de l'amplificateur d'entrée 7, de l'oscillateur/mélangeur 12 et de l'amplificateur de fréquence intermédiaire constituent des plaquettes de circuit distinctes. Ceci offre des avantages pour la réalisation et en outre permet de choisir pour chaque circuit le substrat le plus approprié, sans devoir adopter pour l'ensemble du convertisseur le substrat de qualité la plus élevée requise par un de ces circuits. On peut donc réaliser d'importantes économies de fabrication avec cette solution. Dans cette réalisation avec des plaquettes de circuit imprimé distinctes, le caisson 15 du guide d'ondes de filtre qui est en une pièce et soudé sur les faces dorsales des circuits imprimés, constitue un élément de liaison assurant une excellente rigidité à l'ensemble. Il ressort de la description ci-dessus que la réalisation du convertisseur d'hyperfréquences suivant l'invention assure une excellente protection contre les rayonnements parasites, grâce à la métallisation continue au dos des circuits imprimés, et plus particulièrement la construction du filtre passe-haut qui forme un ensemble mécanique et électrique avec la métallisation dorsale et l'ensemble complètement fermé des divers étages. Le filtre à guide d'ondes est conçu mécaniquement de telle sorte que sa caractéristique se comporte comme un filtre passe-haut qui transfère les fréquences utiles de la bande passante avec une atténuation de transmission minimale, et d'autre part, atténue au maximum la fréquence d'oscillateur local et les fréquences-images Dans un exemple de réalisation pratique d'un tel convertisseur, on a constaté une puissance d'oscillateur rayonnée au guide d'ondes d'entrée de -80 dBm au maximum et une atténuation des fréquences-images supérieure à -80 dB par rapport à la référence. Ceci constitue des valeurs largement supérieures aux meilleures valeurs obtenues avec les réalisations antérieures. Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportes sans sortir du cadre du présent brevet. REVENDICATIONS 1. Convertisseur d'hyperfréquences, comprenant un étage amplificateur d'entrée (7), un filtre passe-haut à guide d'ondes (2), un étage oscillateur de fréquence locale et mélangeur (12), et éventuellement un étage amplificateur de fréquence intermédiaire (9), caractérisé en ce que les étages amplificateur d'entrée (7), oscillateur/mélangeur (12) et amplificateur de fréquence intermédiaire (9) éventuel sont réalisés en tant que circuit imprimé double face, dont la face dorsale forme un plan métallisé intact, ces étages étant conçus avec une disposition linéaire en succession, et un guide d'ondes métallique en une pièce, soudé sur la face dorsale métallisée précitée, suivant l'alignement linéaire des étages, de manière à former un ensemble compact. 2. Convertisseur d'hyperfréquences suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les divers étages (7), (9), (12) sont réalisés en tant que circuits imprimés distincts, dont l'assemblage rigide est assuré, partiellement au moins, par le guide d'ondes (2) soudé sur leurs faces dorsales. 3. Convertisseur d'hyperfréquences suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les substrats des circuits imprimés des divers étages (7), (9), (12) sont faits de matières différentes, choisies chacune en fonction des exigences particulières de l'étage concerné. 4. Convertisseur d'hyperfréquences suivant l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce que le guide d'ondes (2) est couplé à l'entrée et à la sortie, respectivement, avec l'amplificateur d'entrée (7) et le mélangeur (12), au moyen d'un élément de couplage (3), (1) traversant le substrat du circuit imprimé, sans contact avec la métallisation dorsale de celui-ci, et pénétrant dans la partie correspondante du guide d'ondes (2) soudé sur cette métallisation dorsale. 5. Convertisseur d'hyperfréquences suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caracérisé en ce que les dimensions du guide d'ondes (2) sont déterminées de manière à atténuer aussi faiblement que possible la bande de fréquences transmises, tout en atténuant au maximum la bande des fréquences-images ainsi que la fréquence de l'oscillateur local, grâce au blindage efficace assuré par la métallisation dorsale continue du ou des circuits imprimés des divers étages et le guide d'ondes qui lui est soudé sur toute la longueur de ce guide. 6. Convertisseur d'hyperfréquences suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le guide d'ondes (2) est formé à partir d'une feuille métallique découpée et repliée en forme de caisson allongé (15), dont les parties perpendiculaires au fond sont soudées entre elles aux endroits de rencontre, le caisson (15) ainsi formé étant soudé par les bords libres de ses parois sur la métallisation dorsale précitée du ou des circuits imprimés. 7. Convertisseur d'hyperfréquences suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que sur la face frontale du circuit imprimé de l'étage amplificateur d'entrée (7) est soudé un guide d'ondes d'entrée (4), de conception semblable à celle du guide d'ondes dorsal (2), dont une extrémité surplombe l'élément de couplage avec l'entrée de ce guide d'ondes dorsal (2).