Brevet FR2617655A1 — publié le 19890106

1-_ DISPOSITIF D'ATTENUATION VARIABLE DESTINE A ETRE INSERE ENTRE UN CIRCUIT EMETTEUR ET UN CIRCUIT DE CHARGE. La présente invention concerne un dispositif d'at- ténuation variable destiné à être inséré entre un circuit émetteur présentant une certaine impédance interne et un cir- cuit de charge, dispositif formé d'au moins une branche d'at- ténuation parallèle constituée à partir d'un élément à résis- tance variable (diode PIN) et d'un circuit de polarisation pour faire varier la résistance de l'élément en fonction d'une grandeur de commande d'atténuation. De tels dispositifs sont bien connus et trouvent d'importantes applications notamment comme modulateur d'ampli- tude d'un émetteur radio, la modulation agissant comme gran- deur de commande d'atténuation. On s'efforce dans ce genre d'application, afin d'obtenir une bonne dynamique de modula- tion, de pouvoir supporter des puissances relativement élevées du circuit émetteur. Les dispositifs d'atténuation connus, par exemple celui décrit dans le brevet des ETATS-UNIS D'AMERIQUE No 4 009 456, ne conviennent pas pour supporter des puissances importantes. La présente invention a pour but de fournir un dis- positif d'atténuation capable de supporter une puissance éle- vée. Pour cela, un tel dispositif est remarquable en ce que la branche d'atténuation parallèle comporte un élément dissipatif qui est placé en série avec l'élément à résistance variable et dont la valeur assure l'adaptation de l'impédance interne du circuit émetteur. Dans l'application envisagée, pour obtenir de bon- nes performances en tant que modulateur, la demanderesse s'est rendue compte que le choix de diodes P.I.N. est capital. Selon -2- une caractéristique importante de l'invention, les éléments à résistances variables sont des diodes P.I.N. présentant des durées de vie de porteurs minoritaires comprises entre 3 et ps et une pente de la caractéristique Rs/If présentant une valeur entre 35 et 80 Q pour un courant If = 1 mA et une va- leur supérieure à 350 Q pour If = 300 pA. Rs représente la valeur de la résistance et If le courant traversant la diode P.I.N. La description suivante, accompagnée des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente le schéma de principe du dispositif d'atténuation conforme à l'invention. La figure 2 représente le schéma du mode de réali- sation préféré du dispositif d'atténuation conforme à l'inven- tion. A la figure 1, la reférence 1 indique le dispositif d'atténuation à insérer entre un circuit émetteur 2 qui i-ent se connecter entre la borne d'entrée 4 et la terre et un cir- cuit de charge 5 qui se connecte entre la borne de sortie 6 et la terre. Le dispositif est constitué à partir de diodes P.I.N. 10, 11, 12 et 13 placées soit en parallèle (diodes 10 et 12), soit en série (diodes 11 et 13). Pour faire varier la conduction de ces diodes, on a prévu un circuit de polarisa- tion, montré simplement en pointillé à cette figure 1, qui permet de polariser les diodes PIN de façon convenable à par- tir d'une tension de commande appliquée à la borne de commande 20. Conformément à l'invention, on a disposé des élé- ments résistifs 25 et 26 en série avec les diodes 10 et 12 et la valeur de la résistance de ces éléments est telle qu'elle assure tant l'adaptation de la résistance interne du circuit émetteur 2, représentée par la référence 30, que celle du cir- cuit de charge 5. - 3 - La figure 2 montre le schéma de réalisation du dis- positif et détaille bien le circuit de polarisation des diodes , 11, 12, 13. Les références représentant les éléments déjà décrits à la figure 1 restent inchangées. De façon à pouvoir isoler du point de vue courant continu le dispositif des cir- cuits émetteurs et du circuit de charge, on a disposé un pre- mier condensateur d'isolement 40 entre la borne 4 et la catho- de de la diode 11 et un deuxième condensateur d'isolement 41 entre la borne 6 et la cathode de la diode 13. Les anodes des diodes 11 et 13 sont reliées à la borne 20 par l'intermédiaire d'une self de blocage 42 et un circuit RC formé d'une résis- tance 43 et d'un condensateur 45 en parallèle. Un condensateur 48 réunit à la masse le point commun de la self 42 et du cir- cuit RC. Les anodes des diodes 11 et 13 sont réunies à la mas- se pour le courant continu par l'intermédiaire de l'élément 26, par une self 50 et une résistance 52. La cathode de la diode 13 est reliée à la masse par l'intermédiaire d'une self et de la résistance précitée 52. La cathode de la diode 11 est reliée à la terre toujours en ce qui concerne le courant continu par l'intermédiaire d'un premier circuit formé de l'élément 25, d'une self 58 et d'une résistance 60 et d'un deuxième circuit formé d'une self 62 et la résistance précitée 60. Les anodes des diodes 10 et 12 reçoivent une ten- sion continue provenant d'un générateur de tension 69 et par l'intermédiaire de selfs 70 et 72 respectivement. Des conden- sateurs 73 et 75 branchés entre les anodes des diodes 10 et 12 assurent un chemin vers la terre pour les courants à haute fréquence. On peut aussi prévoir le branchement d'un condensa- teur 78 en parallèle sur le générateur 69. En outre, la deman- deresse s'est aperçu qu'en connectant un condensateur 80 de capacité relativement faible aux bornes de l'élément 26, on améliore l'adaptation du dispositif. Le générateur 69 fournit, en l'absence de tension de commande à la borne 20, une tension telle que les diodes 10 et 12 sont à l'état passant et les diodes 11 et 13 à l'état 26 17655 -4- bloqué; l'atténuation est alors maximum, le circuit émetteur 2 est bouclé par l'élément 25 dont la valeur correspond à sa résistance interne. Lorsque à la borne 20 la tension croit, les diodes 11 et 13 commencent à conduire et les diodes 10 et 12 sont moins passantes. Lorsque les diodes 11 et 13 sont totalement passantes et les diodes 10 et 12 complètement bloquées, l'at- ténuation est minimale. La demanderesse a trouvé que les valeurs des élé- ments données au Tableau ci-dessous procurent de meilleurs ré- sultats dans la gamme de fréquences allant de 100 MHz à 400 MHz. TABLEAU Valeur des résistances en ohms 25 43 i 50 Valeur des selfs inductances en pH 58 > 62 Valeur des condensateurs 470 pF 41 470 pF 0,1 pF > 470 pF 78 -5- Hormis ces paramètres d'atténuation et de dissipa- tion, les caractéristiques des diodes PIN ont un rôle capital, notamment en ce qui concerne la distorsion de modulation et la réjection harmonique. Dans ces conditions particulières d'uti- lisation, deux paramètres sont prépondérants: a) la durée de vie des porteurs minoritaires: celle-ci doit être comprise entre 3 et 5 ps. b) la pente de la caractéristique Rs/If. Elle peut être défi- nie par la valeur de la résistance série" en deux points de la caractéristique celle-ci doit être comprise entre Q et 80 Q pour IF = 1 A, et supérieure à 350 Q pour IF = 100 pA. Les diodes (spéciales) DH 493-19 fabriquée par THOMSON-CSF en FRANCE et DSB6479-42 fabriquée par ALPHA INDUSTRIES aux ETATS-UNIS conviennent pour le dispositif conforme à l'invention. Avec de telles valeurs et circuits émetteurs pré- sentant une résistance interne de 50 Q égale à celle du cir- cuit de charge, le R.O.S. (rapport d'onde stationnaire) reste inférieur à 1,6 pour une atténuation variant de moins de 2 dB à plus de 50 dB -la puissance à l'entrée étant de plusieurs watts- les fréquences de modulation allant de O à 25 kHz avec une tension à la borne 20 allant de O à 10 Volts. Il doit être signalé que l'atténuation n'est pas une fonction linéaire de la tension appliquée à la borne de commande 20 et il appartient à l'utilisateur de prévoir, avant la borne 20, tout circuit non linéaire qui lui procurera la caractéristique d'atténuation désirée. - 6 - REVENDICATIONS: 1. Dispositif d'atténuation variable destiné à être inséré entre un circuit émetteur présentant une certaine impé- dance interne et un circuit de charge, dispositif formé d'au moins une branche d'atténuation parallèle constituées partir d'un élément à résistance variable (diode P.I.N. notamment) et d'un circuit de polarisation pour faire varier la résistance de l'élément en fonction d'une grandeur de commande d'atténua- tion, caractérisé en ce que la branche d'atténuation parallèle comporte un élément dissipatif qui est placé en série avec l'élément à résistance variable et dont la valeur assure l'adaptation de l'impédance interne du circuit émetteur. 2. Dispositif d'atténuation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une branche d'atté- nuation série entre le circuit émetteur et le circuit de char- ge. 3. Dispositif d'atténuation selon la revendication 1 ou 3 prévu pour atténuer des ondes de 100 à 400 MHz environ, caractérisé en ce que les éléments à résistances variables sont des diodes P.I.N. présentant des durées de vie de por- teurs minoritaires comprises entre 3 et 5 ps et une pente de la caractéristique Rs/If présentant une valeur entre 35 et Q pour un courant If = 1 mA et une valeur supérieure à 350 Q pour If = 100 pA.