Brevet FR2641144A1 — publié le 19900629

'DERIVATEUR MULTIPLE AVEC VOIE DE RETOUR". La présente invention a pour objet un dérivateur multiple large bande avec voie de retour, comportant une entrée et une pluralité de sorties ayant une meme impédance Ca- ractéristique ZO, constitué d'un répartiteur à résistances en étoile pour la voie passe-bas combiné avec une cascade de dérivateurs directifs à lignes couplées pour la voie passe haut, les sorties de ces deux dispositifs combinés étant connectées galvaniquement deux à deux pour constituer la dite pluralité de sorties. Un tel dérivateur est notamment utilisé dans les installations d'antenne collective ou de diffusion de télévision par cable. Les coupleurs à ligne microstrip sont aujourd'hui largement utilisés pour réaliser des dérivateurs haute fréquence. Leur inconvénient est une réponse en amplitude périodique qui chute rapidement au voisinage des plus basses fréquences transmises. On peut ainsi réaliser pour la télédistribution des dispositifs couvrant la bande de fréquence de 40 à 860 MHZ. Pour transmettre la voie retour en dessous de 40 MHz on peut utiliser un montage qui associe un répartiteur apériodique à résistance et un coupleur à ligne. Un montage de ce genre est décrit dans le brevet européen N0 53 675. Un inconvénient de ce montage est de nécessiter un filtrage efficace entre les deux bandes à transmettre sous peine de distorsions importantes dans la transmission. Le nombre de composants nécessaires pénalise alors le coût du produit.Ce filtrage impose de plus une distance entre les deux bandes ce qui entraine l'existence d'une plage intermédiaire de fréquences inutilisables. La présente invention a pour but de supprimer ces inconvénients. Selon la présente invention, un dérivateur multiple est particulièrement remarquable en ce que l'entrée du répar titeur à résistances est connectée à l'entrée du dérivateur multiple au moyen d'une connexion d'entrée comportant un seul élément inductif d'impédance Z11 en ce que l'entrée de la cascade de dérivateurs est connectée à l'entrée du dérivateur multiple au moyen d'une connexion d'entrée comportant un seul élément capacitif d'impédance Zc, en ce que l'une des deux dites connexions d'entrée est aussi pourvue d'un élément inverseur de phase connecté en cascade pour remettre en phase sur toute la gamme de fréquence utilisée les signaux de la voie passe-haut et de la voie passe-bas, et en ce que Z1 Zc = Zo2, Ainsi le filtrage efficace et coûteux est remplacé par une séparation élémentaire avec seulement deux composants complémentaires, une bobine et un condensateur, qui présentent une fréquence de coupure commune à mi-énergie. Ils constituent une séparation en fréquence à deux voies et la somme des énergies transmises dans chaque voie est égale à l'énergie incidente à l'entrée du dispositif, ce qui permet une transmission sans bande intermédiaire perdue. Pour compenser les différences de phase à la sortie des deux voies et ainsi éviter les distorsions d'amplitude qui en résulteraient, un simple inverseur ramène exactement en phase les deux sorties.On peut alors sommer les deux signaux, après passage dans leurs dérivateurs respectifs, sans discontinuité de fréquence ni d'amplitude La présente invention sera bien comprise avec la description d'un exemple non limitatif de réalisation illustré par une figure unique. Le dérivateur représenté comporte une entrée E et 'n' sorties S1, S2,..., 5n dont les impédances caractéristiques sont toutes égales à ZO; les sorties sont internement chargées sur leurs impédances caractéristiques CHr, CH2,...,CHn, égales à Z0. Le dérivateur comporte une voie passe bas (VPB) constituée d'un répartiteur à résistances R1, R2,...,Rn, et une voie passe haut (VPH) constituée par une cascade de dérivateurs directifs à lignes couplées DD1, DD2,...,DDn. Chaque voie est terminée par une charge CHB, CHH; CHH est égale à Z Les signaux présents à l'entrée sont séparés en fréquence par l'élément capacitif C d'impédance Zc et par l'élément inductif L d'impédance Z1; l'inverseur INV d'impédance Zi est ici représenté comme un transformateur de rapport unitaire inverseur de phase situé sur la connexion d'entrée du répartiteur à résistance c'est-à-dire sur la voie passe-bas mais ceci n'est pas une obligation; d'une part il existe d'autres types d'inverseur : ligne à déphasage, transistor,..., d'autre part il pourrait être situé sur la voie passe-haut. Dans tous les cas, l'inverseur compense à toutes fréquences les différences de phase qui, sans sa présence, existeraient entre les deux voies. De préférence l'inverseur de phase est apériodique par exemple un quadripole à 2 enroulements couplés mutuellement entre eux, les enroulements ayant une impédance Zi très supérieure à ZO. Les sorties du répartiteur et de la cascade de dérivateurs sont connectées galvaniquement deux à deux; en considérant les quatre poles A, B, C, D du quadripole DD1, il est préférable de connecter la sortie de la résistance R1 au pole D, c'est à dire sur la résistance de charge CH1; ainsi tous les signaux circulant soit dans la voie passe-haut soit dans la voie passe-bas suivront le trajet DC et subiront de ce fait le même déphasage. Ainsi les deux voies sont recombinées sans distorsinon Les impédances Zc et Z1 ont des valeurs telles que: Zc.Zl = Z z En conséquence, le condensateur C et la bobine L présentent une fréquence de coupure commune à mi-énergie, et la transmission s'effectue sans qu'il y ait une bande de fréquence intermédiaire inutilisable, par exemple entre 30 et 40 MHz, et l'on devrait maintenant parler de fréquence de recouvrement et non plus de fréquence de coupure. Avec un tel dispositif, les transmissions, après passage dans leurs dérivateurs respectifs, s'effectuent sans aucune discontinuité de fréquence ni d'amplitude. Avec un tel montage, la notion de voie de retour devient plutôt subjective. En effet, du fait qu'il n'y a plus de bande intermédiaire inutilisable, chaque fréquence peut circuler dans n'importe quel sens, aller ou retour, indifféremment. Un tel dérivateur a été réalisé avec une entrée et huit sorties pour une installation d'antenne collective de télévision c'est à dire avec Po=75 Ohm et une bande de fréquence comprise entre 40 et 860 MHZ; dans ce cas la voie passe-bas constitue la voie de retour pour des signaux de fréquence inférieure à 40 MHz. La voie de retour est avantageusement utilisée pour des signaux de péage, télécommande ou autres. Dans cet exemple chiffré non limitatif on a retenu les valeurs de composants suivantes L = 210 nH; C = 38 pF. Inverseur de plusieurs henry (Zi). Ri, R2, R3,...,Rg = 1.000 Ohm. CH1, CH2,...,CHs = 75 Ohm = CHH. CHB = 200 Ohm. La longueur des lignes couplées DD1, DD2,...,DDg est approximativement égale à A/8 soit ici : 5 cm. La voie passe-haut est munie d'un élément.correc- teur d'amplitude COR, c'est à dire d'un filtre qui adapte la réponse du montage à celle du cable. il est remarquable que le dérivateur multiple ainsi réalisé reste parfaitement opérationnel même si les normes de fréquences étaient modifiées; par exemple si les signaux de retour montent jusqu'à 80 MHz le montage peut rester inchangé, dans ce cas une partie des signaux de retour utilisera alors la voie passe-haut. REVENDICATIONS 1. Dérivateur multiple large bande avec voie de retour, comportant une entrée et une pluralité de sorties ayant une même impédance caractéristique ZO, constitué d'un répartiteur à résistances en étoile pour la voie passe-bas combiné avec une cascade de dérivateurs directifs à lignes couplées pour la voie passe-haut, les sorties de ces deux dispositifs combinés étant connectées galvaniquement deux à deux pour constituer la dite pluralité de sorties, caractérisé en ce que l'entrée du répartiteur à résistances est connectée à l'entrée du dérivateur multiple au moyen d'une connexion d'entrée comportant un seul élément inductif d'impédance Z1, en ce que l'entrée de la cascade de dérivateurs est connectée à l'entrée du dérivateur multiple au moyen d'une connexion d'entrée comportant un seul élément capacitif d'impédance Zc, en ce que l'une des deux dites connexions d'entrée est aussi pourvue d'un élément inverseur de phase connecté en cascade pour remettre en phase sur toute la gamme de fréquence utilisée les signaux de la voie passe-haut et de la voie passe-bas, et en ce que Z1 Zc = Z02. 2. Dérivateur multiple selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément inverseur de phase est apériodique. 3. Dérivateur multiple selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément inverseur de phase est un quadripole à 2 enroulements couplés mutuellement entre eux, situé sur la connexion d'entrée du répartiteur à résistance, et dont les enroulements ont une impédance Zi très supérieure à ZO. Dérivateur multiple selon la revendication 3 caractérisé en ce que la modification du rapport des spires des enroulements de l'inverseur de phase permet de modifier l'impédance présentée au répartiteur à résistances. 5. Dérivateur multiple selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 4 caractérisé en ce que chacune des sorties du répartiteur à résistance est connectée sur la résistance de charge de la sortie correspondante du coupleur à ligne. 6. Dérivateur multiple selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, ou 5, caractérisé en ce que la connexion d'entrée de la voie passe-haut comporte en outre un élément correcteur d'amplitude. 7. Dérivateur multiple selon l'une quelconque des revendications 3, 4, 5 ou 6, comportant 8 sorties adaptées à la distribution de signaux due télévision avec une voie passe-haut allant de 40 à 860 MHz, une voie passe-bas allant de O à 40 MHz, avec Z0=75 Ohm, caractérisé en ce que l'élément inductif a une valeur d'environ 210 nHenry, l'élément capacitif a une valeur d'environ 38 pFarad, les enroulements de l'inverseur ont une valeur de plusieurs Henry, les charges CH1, CH2,...CHe et CHH ont une valeur de 75 Ohm, la charge CHB a une valeur de 200 Ohm, les résistances R1, R2,...Re, ont une valeur de 1000 Ohm, et la longueur de chaque ligne couplée DDi1...DDs est sensiblement égale à 5 cm