Brevet FR2646974A1 — publié le 19901116

La présente invention concerne un dispositif déphaseur à diodes pour antenne à balayage électronique et plus particulièrement dans un tel déphaseur, un dispositif dit de blocage des diodes qui est utilisé au moment o la ou les diodes sont commutées de leur état passant à leur état bloqué. Ledit dispositif vient en complément des moyens classiques connus et utilisés déjà. Les antennes à balayage électronique comportent une source primaire et un réseau de déphaseurs associés à une partie rayonnante. Chaque déphaseur du type considéré dans la présente invention est constitué par une ligne hyperfréquence couplée à des diodes PIN clas- siques qui permettent en fonction de leur état passant ou bloqué d'introduire des réactances qui font varier le déphasage. La transition, dite commutation, entre l'état de non conduction et l'état de conduc- tion des diodes déphaseuses s'effectue rapidement. Par contre, la commutation inverse dans le sens de la non conduction ne s'effectue pas instantanément. De fait au moment de la commutation, chaque diode commence à se comporter comme un court circuit o le courant inverse devient important puis elle se bloque. A ce moment lorsque 'l'on inverse la polarité de la tension appliquée à la jonction de chaque diode PIN, le courant dans la diode décrolt rapidement puis s'inverse brutalement. Ce courant est d. au déplacement des porteurs minori- taires, préalablement stockés pendant la période de conduction directe au niveau de la jonction. Les charges stockées sont fonction de la durée de vie des por- teurs minoritaires et du courant direct avant la commutation. L'écou- lement de ces charges est assuré par des moyens de blocage qui débitant un courant inverse réalisent l'élimination des porteurs de charges. Il doit être assuré de façon rapide pour que le temps nécessaire à la commutation soit le plus court possible. Cette condi- tion est absolument nécessaire si l'on veut utiliser les déphaseurs mentionnés ci-dessus, dans des antennes de radar à faible portée donc à fréquence de répétition élevée, ou également sur des antennes de radar à longue portée o il est intéressant de pouvoir changer le pointage de l'antenne au cours d'une période de. répétition. Or la rapidité de modification du pointage est tributaire de la rapidité de commutation des diodes déphaseuses, qui elle même est liée à l'intensité du courant débité par les moyens de blocage. Selon l'art connu les moyens de blocage qui délivrent un courant inverse des que l'on veut établir le blocage des diodes sont constitués d'une source haute tension associée à une résistance élevée. L'alimentation en haute tension qui est volumineuse est éga- lement importante. De ce fait la puissance d'alimentation est consi- dérable, la dissipation thermique est grande. Il en résulte de grandes variations de température du dispositif de blocage de diode et les porteurs minoritaires des diodes déphaseuses ayant une durée de vie augmentant avec la température sont éliminés lentement, et ralentissent d'autant la commutation. L'invention a pour objet un dispositif de blocage de diode PIN qui soit exempt des inconvénients qui ont été rappelés ci-dessus et qui échappe aux limitations signalées. Suivant l'invention, les diodes déphaseuses, au moment de la commutation dans le sens de la non conduction, sont alimentées suc- cessivement par un circuit provenant d'une source basse tension, puis par un courant provenant d'une source haute tension. Le courant important qui vise à assurer une commutation rapide dans le sens du blocage est fourni avec une réduction considérable de la puissance d'alimentation nécessitée suivant l'art antérieur. Cette disposition atténue la dissipation thermique au niveau de circuits de commande de l'antenne à balayage électronique. Suivant une caractéristique de l'invention, le déphaseur à diodes comprend un dispositif de blocage des diodes comportant des moyens de commande de conduction et de non conduction d'au moins une diode déphaseuse et des moyens de blocage complémentaire qui constituent un dispositif de charge rapide, ledit dispositif de charge rapide comprenant une source haute tension couplée à la diode à travers unle résistance, un moyen interrupteur, inséré entre ladite-source haute tension et la diode, une source basse tension couplée également à la diode à travers une résistance et des moyens de commande du moyen interrupteur, pour fermer celui-ci quand la tension aux bornes de la diode considérée dépasse un seuil déterminé. L'invention sera mieux comprise et ses autres avantages ressor- tiront de la description qui suit, illustrée-par les figures annexées qui représentent: - la figure 1, le schéma général d'un dispositif de blocage d'une diode déphaseuse suivant l'invention, - la figure 2, un diagramme schématique d'une forme de réali- sation du dispositif de blocage d'une diode déphaseuse de la figure 1. Le dispositif de blocage agissant à titre d'exemple sur une diode déphaseuse et représenté sur la figure 1, comporte un dispositif de charge rapide 40 associé à une diode déphaseuse 1 de type PIIN, i5 qui se déclenche automatiquement lors du blocage de la commande de courant de conduction de la diode 1 déterminé par la commande de blocage 2. Le dispositif de charge rapide comprend un générateur de courant haute tension 10 constitué par une source de haute tension 3 en série avec une résistance R1 connecté par l'intermédiaire d'un interrupteur I1 à la cathode de la diode 1. Il comporte également un générateur de courant basse tension 20 comprenant une source basse tension 6 en série avec une résistance R2 qui est connectée en P2 à la cathode de la diode 1, au travers de la diode 4. La résistance R2 est reliée en P2 à une entrée d'un comparateur 5 dont l'autre entrée est reliée à une source de tension de référence 30, qui en sortie commande la fermeture de l'interrupteur Il. Le dispositif de charge rapide ne fonctionne que lorsque tous les modules de commande Bont bloqués ce qui nécessite à chaque affichage des déphasages nécessaires pour effectuer un nouveau pointage de l'antenne par,exemple de bloquer tous les déphaseurs, dont l'un est représenté par la diode 1, comme déjà mentionné, puis de ne faire conduire que les diodes qui sont sollicitées pour établir le nouveau pointage désiré de l'antenne. Ceci requiert la mise en route du dispositif de charge rapide suivant un ordre de blocage forcé émis par la commande de blocage 2 pendant le temps durant lequel s'effectue le changement de pointage de l'an- tenne. L'ordre de blocage forcé agissant sur la diode 1 en conduction la fait passer de l'état passant à l'état bloqué. Lors de ce changement d'état appelé commutation,la diode 1 étant parcourue par un courant inverse provenant du déplacement des porteurs-minoritaires préalable- ment emmagasinés pendant la période de conduction, possède une impédance peu élevée. Au début de la commutation l'interrupteur I1 est maintenu ouvert. Le générateur basse tension 20 fournit, par la source basse tension 6 à travers la résistance R2 de faible valeur, et la diode 4, un courant de valeur élevée destiné à entrainer l'évacuation des charges minoritaires de la diode 1. Le potentiel au point P1 et en conséquence au point P2 croit. A l'issue de l'évacuation des porteurs minoritaires déterminée par le générateur basse tension 6, le potentiel en Pl est tel que, par comparaison avec la tension de référence 30, le comparateur 5 commande en agissant sur l'interrupteur Il la connexion du générateur haute tension 3 avec la diode 1,le générateur basse tension n'alimen- tant alors plus la diode 1. De fait le générateur de courant haute tension fournit un courant qui charge les capacités parasites de la diode 1 ce qui provoque la remontée rapide de la tension de la diode presqu'à la haute tension inverse. La diode 4 est également bloquée, le générateur de courant basse tension ne peut plus délivrer de courant à la diode 1. L'ordre de blocage forcé, peut alors disparaître. La commande normale est autorisée et suivant le cas elle confirme le blocage ou provoque la conduction de la diode considérée. Dans le cas du blo- cage normal le générateur haute tension 3 ne peut débiter et la diode 1 reste à l'état bloqué, le dispositif de charge rapide n'est plus en fonctionnement. Dans le cas de conduction le générateur de courant haute tension3 se trouve mis hors service par le comparateur 5. La figure 2 représente de façon plus détaillée, le diagramme schématique d'une forme de réalisation du dispositif de blocage d'une diode déphaseuse, selon l'invention. Le dispositif de charge 40 comprendte générateur de courant haute tension 10, le générateur de courant basse tension 20, la source de tension de référence 30, le comparateur 5. Le dispositif de charge 40 est associé dans l'exemple décrit à la diode déphaseuse 1 dont l'anode est reliée à la masse et dont la cathode est couplée à travers une résistance R4 à la commande de blocage 2 constituée par un générateur de tension dé référence qui déclenche le blocage de la diode considérée en délivrant durant le temps o s'effectue le changement de pointage de l'antenne, une tension positive. Le générateur de courant haute tension 10 comprend une source haute tension 3 pouvant ttre par exemple de l'ordre de 150 V, connectée à travers d'une résistance R1 au collecteur d'un transistor T3 de type PNP par exemple, ledit transistor T3 étant couplé à un transistor T2 de type PNP également. Ces deux transistors T2 et T3 constituent un montage dit de Darlington qui, en fonctionnement se comporte comme un transistor unique dont l'impédance d'entrée est importante. Le collecteur du transistor T3 est relié à une masse à travers une capacité C. L'émetteur du transistor T3 est connecté en A à la diode 7 à travers une résistance de charge R3 de faible valeur de l'ordre de kfldans l'e4emple décrit. La diode 7 est reliée en E à la diode 1. Le générateur de courant haute tension 10 est connecté à travers la diode 4 au générateur de courant basse tension 20 qui comprend la source d'alimentation basse tension 6 de l'ordre de 5 volts dans l'exemple décrit, qui débite dans la résistance R2 de faible valeur de l'ordre de 1 kQ. Le générateur de courant basse tension 20 est connecté en D à l'émetteur du transistor T1 qui constitue l'élément comparateur 5. Le collecteur de T1 est connecté en C d'une part à une source haute tension 8 à travers une résistance R5 de valeur élevée, d'autre part à la base du transistor T2. La base du transistor T2 est connectée en B à un générateur de tension de référence 30, constitué par une diode 6 2646974 Zener Z, dont l'anode est reliée à la masse et la cathode à une résistance R6. Le dispositif de charge rapide est mis en fonctionnement après l'ordre de blocage forcé provenant du générateur de tension 2. La diode 1 passe à l'état bloqué lors de la commutation, la diode 1 se comporte comme un court circuit et, de' ce fait présente une impédance peu élevée. Le générateur de courant basse tension 20 fournit à travers la résistance R2 faible de l'ordre de i kfldans l'exemple décrit un courant inverse important à la diode 1, qui élimine les porteurs minoritaires. La puissance d'alimentation est peu élevée. La tension en E, A, D s'élève, le transistor TI est maintenu débloqué tant que la différence de potentiel entre les points B et D est supérieure ou égale à 0,6 V. A ce moment bien déterminé, le transistor T1 se bloque, ce qui entraine l'élévation du potentiel au point C au niveau de la source haute tension 8 qui est dans l'exemple décrit de l'ordre de 150 V. Les transistors T2, T3 bloqués jusqu'alors, conduisent à nouveau. La tension aux bornes de Ri est de l'ordre de 150 V dans l'exemple décrit, la diode 4 est bloquée le générateur basse tension 20 ne débite plus de courant dans la diode 1 dont la valeur d'impédance s'est élevée. La diode 1 n'est plus en court circuit, le générateur de courant haute tension 10 fournit le courant qui charge les capa- cités parasites de la diode déphaseuse 1. Il provoque la remontée rapide de la tension de la diode déphaseuse 1 jusqu'à la haute tension inverse de blocage. La commutation peut, à titre indicatif dans l'exemple décrit, durer 30 >s. le fonctionnement du générateur de courant basse tension 20 peut alors durer 10 ps. Durant les 20)s qui suivent, le générateur de courant basse tension 20 est relayé par le générateur de courant haute tension 10. Dans le cas o le système d'antenne comporte n = 2000 déphaseurs à 2 bits, chaque déphaseur étant équipé de 3 diodes, chaque dispositif de charge rapide étant associé à deux déphaseurs, il est à noter qu'à ces déphaseurs peut correspondre n dispositifs de blocage. On a ainsi décrit un dispositif de blocage de diode d'un sys- tème d'antenne à balayage électronique, permettant avec un minimum de composants, de fournir à une diode déphaseuse un courant important qui assure une commutation rapide. Le dispositif de blocage permet de retarder l'action du générateur de courant haute tension jusqu'à ce que les porteurs minoritaires soient éliminés par l'action du générateur de courant basse tension. Il permet également une réduction de 3 à 5 fois de la puissance d'alimentation en haute tension. L'invention s'applique aux antennes à balayage électronique et en particulier aux systèmes comportant de telles antennes. 26469?4 R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Dispositif déphaseur à diodes pour antenne à balayage électronique comportant un dispositif de blocage de diode comprenant des moyens de commande de conduction et de non conduction d'au moins une diode et des moyens de blocage complémentaires comportant une source haute tension couplée à la diode à travers une résistance, caractérisé en ce que ledit dispositif de blocage comporte en outre un moyen interrupteur (Il) inséré entre la source haute tension (10) et la diode (1),une source basse tension (6) couplée également à la diode (1) à travers une résistance (R2) et des moyens de commande (5) du moyen interrupteur (I1), pour fermer celui-ci quand la tension aux bornes de la diode dépasse un seuil déterminé. 2. Disposistif déphaseur avec dispositif de blocage de diode selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande (5) sont contitués par un dispositif comparateur couplé à l'anode de la diode (1) et dont une entrée est reliée à une tension de référence déterminée (30), et commandent ledit moyen interrupteur (Il) quand la tension aux bornes de la diode (1) dépasse le seuil établi par ladite tension de référence. 3. Dispositif déphaseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit moyen interrupteur (Il) comprend deux éléments semi conduc- teurs (T2, T3) connectés suivant un montage du type Darlington. 4. Dispositif déphaseur, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une diode de protection (Z) insérée entre la source basse tension (6) et ladite diode (1). 5. Dispositif de blocage de diodes dans un dispositif déphaseur, selon l'ensemble des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait, que la commutation rapide des diodes constituant les déphaseurs de l'antenne considérée, dans le sens de leur non conduction, met en oeuvre successivement un générateur basse tension (20) débitant un courant à travers une résistance (R2) et une diode (4) de protection, et un générateur haute tension (10) débitant un courant à travers une résistance (R3) et une diode, le passage'd'un des générateur à l'autre étant effectué par l'intermédiaire d'un interrup- teur (Il) fonctionnant quand la tension aux bornes de la diode (1) dépasse une valeur de seuil déterminé. 6. Antenne à balayage électronique comprenant des déphaseurs à diodes comportant des dispositifs de blocage suivant l'ensemble des revendications précédentes.