Brevet FR2647984A1 — publié le 19901207

Circuit déphaseur amélioré' La présente invention concerne un circuit dépha- seur, muni d'une première et d'une seconde borne d'entrée, auxquelles sont appliqués deux signaux en opposition de phase, et de deux bornes de sortie fournissant des signaux déphasés par rapport aux signaux d'entrée, constitué d'une première combinaison en série d'une résistance et d'une capacité con- nectées entre les bornes d'entrée, la résistance étant connec- tée à la première borne d'entrée, le point de jonction entre la résistance et la capacité constituant une borne de sortie, et d'une deuxième combinaison en série d'une résistance et d'une capacité connectées entre les bornes d'entrée, la résis- tance étant connectée à la seconde borne d'entrée, le point de jonction entre la résistance et la capacité constituant l'au- tre borne de sortie. Les domaines d'application d'un tel circuit sont variés en électronique: on peut mentionner notamment les émet- teurs/récepteurs de radio dits BLU, les modulateurs de phase & quatre états ou multiples de quatre, les antennes & balayage. Un tel circuit est connu du brevet US-3544886. Ce document explique que l'impédance d'entrée des étages qui sui- vent le circuit déphaseur doit être importante, et le circuit de ce document comporte à cet effet un amplificateur adapté qui reprend le signal de sortie. En outre, le circuit décrit par ce document ne comporte pas de bornes de sortie pour re- transmettre en sortie les signaux d'entrée. Ces signaux se- raient néanmoins disponibles aux points référencés a et b sur les figures dudit document, mais le même problème se poserait à leur sujet concernant l'impédance d'entrée des étages qui suivent. En outre, si l'impédance d'entrée des étages qui sui- vent altère de façon similaire l'un et l'autre des deux si- gnaux dits 'de sortie', elle altérerait de façon différente la phase et l'amplitude des signaux dits 'd'entrée'. 2647984- L'invention se propose de fournir un circuit dépha- seur dont ni les amplitudes ni les phases relatives de tous les signaux utilisés en sortie ne soient altérées par l'impé- dance des étages qui suivent, pourvu que ces étages aient tous la mème impédance. A cet effet, le circuit selon l'invention comporte un premier circuit fait d'une résistance et d'une capacité en parallèle, qui est connecté par une extrémité à la première borne d'entrée, et dont l'autre extrémité constitue une borne de sortie supplémentaire, et un second circuit fait d'une ré- sistance et d'une capacité en parallèle, qui est connecté par une extrémité à la seconde borne d'entrée, et dont l'autre ex- trémité constitue une autre borne de sortie supplémentaire. Ainsi le circuit présente des bornes de sortie dont les phases et les amplitudes relatives, par rapport aux sorties des signaux déphasés, ne sont pas altérées méme si les impédances des étages suivants sont modestes, car toutes les phases sont alors modifiées d'une mine quantité, et il en est de même pour les amplitudes. Afin d'obtenir que les valeurs des déphasages rela- tifs sur les quatre bornes de sorties soient respectivement égales à 0', 180., *, et *+180', valeurs qui sont fréquemment souhaitées, les quatre résistances du circuit sont égales en- tre elles et les quatre condensateurs sont égaux entre eux, au moins en valeur nominale. Dans le cas o la fréquence des signaux à traiter est fixe, chaque résistance est avantageusement ajustée pour compenser l'écart par rapport à la valeur nominale de la capa- cité qui lui est associée, afin d'obtenir le produit RC néces- saire. Dans le cas contraire o la fréquence des signaux est variable, soit les quatre résistances, soit les quatre capaci- tés sont réglables ensemble au moyen d'une commande unique. Dans une version simplifiée avantageuse, soit les deux résis- tances, soit les deux capacités des combinaisons en série sont réglables ensemble au moyen d'une commande unique, et les élé- ments des circuits parallèles sont fixes. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés décrivant des exemples non limitatifs fera bien com- prendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est un schéma de circuit de l'art anté- rieur. La figure 2 est un schéma de circuit selon l'inven- tion. Dans le cas particulier d'application & un récep- teur BLU à réjection de fréquence image, un déphaseur est uti- lisé pour engendrer un signal de phase O nécessaire à la ré- jection de fréquence image. Certains montages nécessitent de disposer de quatre signaux avec les phases 0 , 90', 180 , et 240. Le circuit déphaseur de la figure 1 est muni d'un circuit série RI, Ci d'impédance variable (par variation de RI ou CI), alimenté en ses extrémités par des signaux v, -v en opposition de phase appliqués aux bornes d'entrée 1, 2. Un deuxième circuit R2, C2 'tête béche avec le premier permet d'obtenir la phase v + 180*. Un tel montage est fréquemment utilisé pour engendrer un signal d'amplitude constante et de phase variable v. Dans le cas de l'application à un récepteur pour modulation à bande latérale unique (BLU) à réjection de fré- quence image, l'égalité d'amplitude des signaux O et 90' est aussi importante que la précision de phase pour obtenir une réjection élevée. Par exemple, avec 0,SdB d'écart d'amplltude, la réjection est limitée à 30dB. Dans ce domaine d'application (émetteur/récepteurs BLU), l'invention a donc un intérêt par- ticulier. Dans une telle application, on a besoin des quatre phases '0 et 180', 9 et 9+180. Le signal différentiel 0/180' est utilisé comme référence de phase pour le signal différen- tiel 9/9+180. On souhaite dans ce cas que tous les signaux soient d'égales amplitudes. Malheureusement les étages 5, 6, 7, 8 qui suivent et qui prélèvent ces signaux sur les bornes 3, 4, 10, 20 présentent des admittances d'entrée non nulles Yin - Gin + jwCin qui affectent les amplitudes relatives des signaux. En effet, le signal sur les sorties À et À + 180' (bornes 3, 4), est relié au signal 0/180 (bornes 10, 20) d'amplitude v par la relation os G - jwC * v NÀ - v (G + Gin) + jw(C + Cin) Le signal est donc atténué sur les sorties À et À + 180 car le module de la fonction de transfert est inférieur à 1. Pour ramener cette atténuation & une valeur raisonnable (1dB) il faut que G)10Gin et C>10Cin ce qui nécessite l'emploi d'un étage très haute impédance et/ou d'un circuit RC de faible im- pédance. Cependant, l'impédance du circuit RC doit aussi être grande devant l'impédance de sortie des étages 9, 11 qui en- gendrent les signaux v, -v(0,180') de référence, si l'on dési- re que l'amplitude des signaux varie peu avec la fréquence et/ou la phase À. On a donc le compromis suivant à réaliser tout " R + - " Zin jwc o Zout est l'impédance de sortie des étages 9, 11 et Zin est l'impédance d'entrée des étages 5-8. Ce compromis est très contraignant et le circuit selon l'in- vention permet de s'affranchir de la nécessité d'un étage de charge à haute impédance d'entrée pour préserver l'égalité d'amplitude des signaux. Dans ce circuit représenté par la figure 2, un cir- cuit RC parallèle R3, C3 ou R4, C4 est ajouté au circuit pré- cédent, en série dans chacune des voies 0O et 180*f c'est-à- dire entre les bornes d'entrée 1, 2 toujours reliées aux deux circuits série Ri, C1 et R2, C2, et les bornes de sortie 10, 20. La résistance et la capacité de ces circuits paral- lèles R3C3 et R4Có sont de même valeur que dans les circuits déphaseurs série RiCl et R2C2. Par rapport au signal différen- tiel d'entrée d'amplitude v, le signal de sortie 01180* (bor- nes 10,20) est donné par G + jwc vO/1180 = t (G + Gin) + jw(C+Cin) et le signal de sortie /e+188O' (bornes 3,4) est donné par G - jwc vr/e+180 a* ' (G + Gin) + ju(C+Cin) L'amplitude sur les quatre bornes de sortie 3, 4, 10, 20 est identique quels que soient la fréquence, le déphasage apporté par les circuits RC, et l'impédance d'entrée des étages de charge 5-8. On a donc réalisé une compensation quasi parfaite qui ne nécessite plus à tout prix l'utilisation d'un étage de charge & haute impédance. L'effet de l'impédance de charge est seulement d'atténuer identiquement les quatre signaux de sor- tie du système, à condition, bien entendu, que les impédances, si elles ne sont pas élevées, soient par contre égales entre elles, au moins en valeur nominale. Le taux de réjection qui peut être obtenu dans le récepteur BLU dépend des tolérances admises sur tous les composants. Dans le cas particulier o un tel circuit serait utilisé pour obtenir un déphasage fixe à fréquence fixe, il serait avantageusement réalisé dans la technologie des cir- cuits dits hybrides, comportant sur un même substrat des ré- sistances intégrées et des condensateurs rapportés. La valeur de chaque résistance peut ainsi être ajustée (par exemple au moyen d'un laser) en fonction de la capacité qui lui est ac- couplée, compensant ainsi l'erreur possible sur la valeur no- minale de cette dernière. Lorsqu'au contraire la fréquence varie, ou bien le déphasage désiré, il faut pouvoir faire varier soit R, soit C. La méthode préférée consiste & faire varier ensemble au moyen d'une commande unique soit les quatre résistances, soit les quatre capacités, ceci de façon & conserver tous les pro- duits RC égaux entre eux. En pratique, on peut aussi obtenir un compromis intéressant en choisissant pour R3, C3, R4, C4 des valeurs fi- xes, correspondant & peu près & la valeur nécessaire au milieu de la ganmme de fréquence ou de la gamme de variation de e, et en faisant varier, au moyen d'une commande unique, seulement Rl et R2, ou CI et C2. Dans l'application particulière & un récepteur BLU pour des fréquences de l'ordre de 1 à 5 GHz, les étages 5 à 8, 9, 11 sont réalisés au moyen de transistors NESFET sur un sub- strat en arséniure de galliuu. Les résistances R1 à R4 sont constituées chacune par un transistor MESFET utilisé en résis- tance variable. Ces transistors ont tous la mnme dimension et sont commandés ensemble par une tension de polarisation de grille commune variable destinée à faire varier à volonté leur résistance dynamique. Pour les fréquences indiquées, les tran- sistors peuvent avoir par exemple une largeur de grille d'en- viron lO0m, et les capacités fait sur la grille d'un transistors MESFET. Dans une application à fréquence plus basse, on pourrait aussi utiliser des capacités variables, par exemple réalisées au moyen de diodes à capacité variable, toutes com- mandées par une méèe tension de polarisation, les résistances étant alors fixes. REVENDICATIONS 1. Circuit déphaseur, muni d'une première et d'une se- conde borne d'entrée, auxquelles sont appliqués deux signaux en opposition de phase, et de deux bornes de sortie fournis- sant des signaux déphasés par rapport aux signaux d'entrée, constitué d'une première combinaison en série d'une résistance et d'une capacité connectées entre les bornes d'entrée, la ré- sistance étant connectée & la première borne d'entrée, le point de jonction entre la résistance et la capacité consti- tuant une borne de sortie, d'une deuxième combinaison en série d'une résistance et d'une capacité connectées entre les bornes d'entrée, la résistance étant connectée & la seconde borne d'entrée, le point de jonction entre la résistance et la capa- cité constituant l'autre borne de sortie, caractérisé en ce qu'il comporte un premier circuit parallèle fait d'une résis- tance et d'une capacité en parallèle, qui est connecté par une extrémité & la première borne d'entrée, et dont l'autre extré- mité constitue une borne de sortie supplémentaire, et un se- cond circuit parallèle fait d'une résistance et d'une capacité en parallèle, qui est connecté par une extrémité à la seconde borne d'entrée, et dont l'autre extrémité constitue une autre borne de sortie supplémentaire. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en valeur nominale, les quatre résistances sont éga- les entre elles et les quatre condensateurs sont égaux entre eux. 3. Dispositif selon la revendication 2, utilisé dans le cas o la fréquence des signaux est fixe, caractérisé en ce que chaque résistance est ajustée pour compenser l'écart par rapport à la valeur nominale de la capacité qui lui est asso- ciée, afin d'obtenir le produit RC nécessaire. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, utilisé dans le cas o la fréquence des signaux est variable, caractérisé en ce que soit les quatre résistances, soit les quatre capacités, sont réglables ensemble au moyen d'une com- mande unique. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, utilisé dans le cas o la fréquence des signaux est variable, caractérisé en ce que dans les combinaisons en série, soit les deux résistances, soit les deux capacités, sont réglables en- semble au moyen d'une commande unique, et les éléments des circuits parallèles sont fixes.