Brevet FR2629276A1 — publié le 19890929

Dispositif hyperfréquence de réglage pour une transition guide d'onde- ligne planaire L'invention concerne un dispositif hyperfréquence de réglage pour une transition guide d'onde-ligne planaire. L'invention consiste en la réalisation d'une structure qui permet une adaptation ou réglage d'impédance des lignes planaires dans laquelle il est nécessaire de traverser le substrat à l'entrée. Le dispositif de l'invention est utile dans tous les domaines des fréquences élevées notamment en micro-ondes et en technologie microruban ("microstrip"). En effet, dans le processus d'émission ou réception de signaux microondes il est souvent nécessaire de passer d'un guide d'onde à une ligne planaire, par exemple un microruban. Cela se fait classiquement à travers un guide coaxial dont l'âme est prolongée par une antenne pour réaliser un couplage électrique (placé parallèlement au champ électrique TE1o du guide rectangulaire ou TEll du guide circulaire) ou par une boucle à couplage magnétique placé sur le côté étroit du guide; l'autre extrémité de l'âme se trouvant perpendiculaire à une face du substrat sur lequel elle est soudée. En effet dans les dispositifs o se trouvent simultanément émission et réception, ou deux ondes à polarisation orthogonales coexistantes, la traversée du substrat peut être nécessaire à cause des contraintes de réalisation mécanique. L'invention a pour objet de permettre une telle réalisation. L'invention propose, donc, un dispositif hyperfréquence de réglage pour une transition guide d'onde-ligne planaire, comprenant un guide coaxial intermédiaire, caractérisé en ce que le guide coaxial comprend une âme qui en sa première extrémité débouche dans le guide d'onde en terminant par une antenne, et qui en sa deuxième extrémité traverse le substrat sur lequel est disposée la ligne planaire, en ce qu'un ruban métallique courbé est, en une première extrémité, solidarisé de la deuxième extrémité de cette âme, et en ce qu'une vis appuie sur la deuxième extrémité dudit ruban de manière à jouer sur son écartement avec ladite ligne. L'invention apporte une solution aux problèmes d'adaptation à l'entrée guide coaxial-ligne planaire en introduisant de très faibles pertes (pertes inférieures à 0,4 dB dans la bande Ku; pertes de -2- réflexion inférieures à -20dB). Avantageusement, le guide d'onde est un guide rectangulaire; l'âme, disposée parallèlement à deux côtés de ce guide, traversant le substrat perpendiculairement à ses deux faces; le substrat, métallisé sur sa face opposée à celle sur laquelle est disposée la ligne, comporte une zone démétallisée à l'endroit du passage de l'âme; le guide coaxial est formé de deux parties successives: la partie la plus proche de la ligne planaire ayant l'air comme diélectrique; un blindage est placé du c8té du substrat sur lequel est disposée la ligne planaire, la vis, en matériau isolant, étant solidaire de ce blindage. Le dispositif selon l'invention permet de passer d'un mode de propagation à un autre mode de propagation en conservant le meilleur ROS (Rapport d'onde stationnaire), ce qui permet d'avoir un très bon facteur de bruit sur une très large bande par exemple de 10,7 GHz à 12,75 GHz, pour les applications aux préamplificateurs. 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 schématiquement le dispositif selon l'invention; - la figure 2 représente une vue en coupe du dispositif de l'invention selon le plan II-II de la figure 1; --la figure 3 représente une courbe illustrant le fonctionnement du dispositif selon l'invention. Le dispositif, comme représenté aux figures 1 et 2, permet de réaliser une transition entre un guide d'onde 11 et une ligne planaire par exemple un microruban, par l'intermédiaire d'un guide coaxial 12. Le guide d'onde 11 est ici réalisé par une cavité rectangulaire 13 réalisée dans un bottier 14. La ligne planaire 10 est réalisée à l'aide d'un substrat 15 dont la première.face est métallisée 16 et dont la seconde face 17 porte la ligne 18 véhiculant le signal, un blindage 19 étant disposé au-dessus de cette ligne. Le guide coaxial 12 est réalisé par une âme 20 métallique traversant successivement lame de diélectrique 22, et une une zone libre 21 pour former ainsi un coaxial à air. Cette âme 20, parallèle aux faces -3latérales de la cavité 1-3 du guide d'onde 11, se termine à une première extrémité par une antenne 23 métallique disposée dans ladite cavité 13; A sa deuxième extrémité cette âme 20 traverse le substrat 15 perpendiculairement à ses faces. L'antenne 23, l'âme 20, le diélectrique 22 constituent une transition guide d'onde-guide coaxial à couplage électrique classique: cela pourrait tout aussi bien être une transition à couplage magnétique. le diamètre de l'âme 20 peut ne pas être uniforme sur toute sa longueur: La partie de l'âme située entre les points A et B est un guide coaxial à air, qui empêche le diélectrique 22 d'appuyer sur le substrat 15 en le déformant au cours de la réalisation et qui, par ses dimensions, permet de diminuer l'influence de la discontinuité diélectrique-air. La longueur AB peut d'ailleurs être variable. Au niveau du point B, dans le plan PP' la première face 16 du substrat 15 est démétallisée sur une zone 25 en forme de cercle qui apparaît notamment sur la figure 2. L'âme 20 du coaxial 12 est soudée sur la deuxième face du substrat métallisé. L'âme 20 dépasse d'une certaine longueur 1 (l, t /4) la deuxième face 17 du substrat 15 métallisé. (A étant la longueur d'onde guidée dans la ligne). Sur la deuxième extrémité de l'âme est soudé ou vissé une première extrémité d'un ruban 26 courbé de largeur dépendant de l'impédance désirée et de longueur peu différente de A/2. Sur la seconde extrémité D de ce ruban 26 est collée ou soudée l'extrémité d'une vis 27 non conductrice permettant de régler l'écart S entre la ligne imprimée 18 et la ligne conductrice 26. Le blindage 19 permet de diminuer les pertes par rayonnement. Deux stubs 28 disposés sur le côté de la ligne 18 permettent d'affiner le réglage. Dans le dispositif selon l'invention, les pertes sont faibles; comme représentées à la figure 3, elles sont comprises entre -22 dB et -25 dB: Ledit dispositif permet, en effet, une transition progressive du champ en mode TEM du guide coaxial lî à celui quasi TEM de la ligne planaire 10 orthogonal au premier à cause de la géométrie choisie, en réalisant un couplage à la fois électrique et magnétique. -4- Les caractéristiques faibles pertes rendent l'invention particulièrement intéressante pour être utilisée à l'entrée des amplificateurs faible bruit. Pour ce dernier cas, l'invention présente un avantage supplémentaire car la souplesse de réglage permet d'avoir des impédances très variées; ce qui rend particulièrement aisée l'obtention de l'impédance de source optimum pour le minimum de bruit. Les dispersions de gravure du circuit 10 ou les tolérances mécaniques sont aussi compensées sans introduire des pertes supplémentaires. 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 remplacer ses éléments constitutifs par des éléments équivalents sans, pour autant, sortir du cadre de l'invention. - 5 - REVENDICATIONS 1/ Dispositif hyperfréquence de réglage pour une transition guide d'onde (11)-ligne planaire (10) comprenant un guide coaxial (12) intermédiaire, caractérisé en ce que le guide coaxial comprend une âme (20) qui en sa /en première extrémité débouche dans le guide d'onde se terminant par une antenne (23), et qui en sa deuxième extrémité traverse le substrat (15) sur lequel est disposée la ligne planaire, en ce qu'un ruban métallique (26) courbé est, en une première extrémité, solidarisé de la deuxième extrémité de cette âme (20), et en ce qu'une vis (27) est solidaire de la deuxième extrémité dudit ruban (26) de manière à jouer sur son écartement (s) avec ladite ligne (18). 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guide d'onde (11) est rectangulaire, et en ce que l'âme (20), disposée parallèlement à deux côtés de ce guide (11), traverse le substrat (15) perpendiculairement à ses deux faces. 3/ Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le substrat (15) est métallisé sur sa face (16) opposée à celle sur laquelle est disposée la ligne (18), et comporte une zone (25) démétallisée à l'endroit du passage de l'âme (20). 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la zone (25) démétallisée est circulaire. / Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le guide coaxial (12) est formé de deux parties successives; la partie la plus proche de la ligne planaire ayant l'air comme diélectrique. 6/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un blindage (19) est disposé du côté du substrat (15) sur lequel est disposé la ligne (18) imprimée, la vis (27), en matériau isolant, étant solidaire de ce blindage (19). 7/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ruban a une longueur d'environ X /2,, étant la longueur d'onde guidée dans la ligne (10). 8/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'âme (20) dépasse la deuxième face (17) du substrat (15) d'une longueur inférieure àl /4, étant la longueur d'onde guidée dans la ligne (10).