Brevet FR2644017A1 — publié le 19900907

RESEAU DE COMMANDE NON LINEAIRE A LARGE BANDE POUR AMPLIFICATEURS LINEAIRES D'EMETTEURS A PLUSIEURS LIGNES D'AMPLIFICATION L'invention concerne un réseau de commande non li- néaire a large bande pour amplificateurs linéaires d'é- metteurs à plusieurs lignes d'amplification montées en parallèle. Les amplificateurs linéaires d'émetteurs de grande capacité, à canaux multiples, tels qu'ils sont décrits dans la demande de brevet DE N 37 33 374.7, exigent un réseau qui mette à disposition pour les différents ca- naux des signaux de commande ayant des caractéristiques d'amplitude et de phase appropriées. Etant donné que les canaux d'amplificateur exigent des signaux d'entrée dif- férents, en fonction du degré de commande instantané, le réseau doit réaliser une fonction de transfert non li- néaire.Pour cela, sa largeur de bande doit être telle que la largeur de bande de l'ensemble du système ne soit pas limitée par le réseau. De plus, les pertes du réseau ne doivent pas être trop importantes, le coût doit être faible, et les répercussions.des variations d'adaptation dynamique doivent être minimales. Jusqu'alors, on ne réalisait des émetteurs à canaux multiples qu'en associations avec des amplificateurs d'é- metteurs à modulation comme cela est connu par exemple, par les documents suivants: 1. H. Chireix Proc.I.R.E. V.23 N 11 (Novembre 1935) pages 13701392, 2. W.H. Doherty" Proc. I.R.E. V. 24 N 9 (septembre 1936) pages 11631182 Comme,-dans ce cas, on dispose explicitement de l'en- veloppe du signal, la solution qui s'offre tout d'abord est de réaliser les tensions de commande nécessaires en fonction de l'enveloppe, au moyen de composants appropriés (par exemple, des diodes à capacité variable). Pour les amplificateurs linéaires à large bande, cette voie n'est pas possible, car la largeur du signal d'enveloppe est un multiple de la largeur de bande de l'amplificateur.Une intervention explicite sur l'enveloppe limite la largeur de bande de l'amplificateur de façon inacceptable. Ce problème a très tôt conduit à des tentatives en vue de synthétiser les tensions de commande sans manipu- lation de l'enveloppe. L'unique solution connue proposée par: 3. J. Fagot et H. Chireix (Soc. franç.Radio- électrique) brevet allemand 759 851 (3.12.39) fait appel à cet effet, pour la production des tensions de commande, à une voie haute fréquence (HF) à réaction. Mais, pour les amplificateurs à semi-conducteurs à plusieurs étages ou pour les tubes hyperfréquences à forte amplification qui sont aujourd'hui courants, cette approche n'est pas possible car le temps de transit con- duit, dans les amplificateurs, à des instabilités et à une largeur de bande insuffisante. L'invention a pour objet de créer un réseau de commande du type précité qui ne présente pas les inconvé- nients décrits, mais au contraire, permette des largeurs de bande plus grandes dans la commande d'émetteurs à canaux multiples en évitant mue intervention explicite sur l'enveloppe, implique des coûts de circuiterie sen- siblement réduits, évite les voies de réaction et assure une meilleure stabilité avec une sensibilité moindre à la température. Cet objet est atteint par un réseau de commande non linéaire pour amplificateurs linéaires d'émetteur à plu- sieurs lignes d'amplification, caractérisé par le fait: qu'il est prévu, dans une première branche, un li- miteur d'amplitude réglable qui est raccordé à la source du signal par l'intermédiaire d'un inverseur d'impédance, grâce à quoi, lorsque la limitation est effective, une impédance croissante est créée sur la source de signal, qu'à la source de signal est en outre raccordée une résistance qui ne commence à être conductrice qu'au- delà d'une tension HF réglable, et que cette résistance est couplée sur une deuxième branche de réseau, à impé- dance de charge constante, l'amplitude du limiteur et l'am- plitude du début de conductibilité de la résistance étant accordées entre elles de telle sorte que la conductance sur la source de signal, limitée par la mise en oeuvre du limiteur, soit compensée par la conductibilité variable d la résistance et, par conséquent, la charge demeure cons- tante pour la source de signal et que la première branche fournit un signal qui est limité au-dessus d'une amplitude donnée et ne présente pas de variation de phase en fonction de la fréquence, et qu'une partie decette puissance sert directement, par l'intermédiaire d'un diviseur de puissance à la commande du premier canal amplificateur,et que les tensions de commande nécessaires pour les autres amplificateurs sont formées à partir des branches après correction de phase et d'amplitude, par des combi- naisons linéaires dans des hybrides qui présentent les ca- ractéristiques de phase et d'amplitude nécessaires aux canaux amplificateurs. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront de la description suivante, faite à D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente schématiquement la structure d'un amplificateur linéaire à canaux d'amplification mul- tiples, avec le réseau de commande conforme à l'invention; la figure 2 représente schématiquement un limiteur avec inverseur d'impédance pour donner une impédance croissante à la limitation (branche 1); la figure 3 représente schématiquement l'insertion d'une résistance non linéaire pour produire une tension complémentaire pour la limitation et une charge constante sur la source de signal (branche 1 et branche 2); la figure 4 représente la combinaison de la branche 1 et de la branche 2 pour produire des combinaisons liné- aires vectorielles quelconques des tensions de commande des différents canaux (KI...Kn) à l'aide de déphaseurs (PAK), de diviseurs de tension (P, PAK) et d'hybrides (H, H'), et les figures 5a, 5b et 5c, 5d représentent schémati- quement la réalisation d'un limiteur (A) et d'une résistance non linéaire (C) au moyen de diodes à semi-conducteur po- larisées. La figure 1 représente schématiquement la structure d'un amplificateur linéaire à plusieurs canaux d'amplifi- cation - en fait, cinq dans cet exemple - avec le réseau de commande conforme à l'invention. Les différents amplificateurs sont, selon l'invention, commandés de telle sorte par un réseau de commande, qu'il se produit une fonction de transfert linéaire pour l'en- semble du système à n-canaux et que l'adaptation des diffé- rents amplificateurs est optimisée sur la plage de comman- de. La charge réactive des différents amplificateurs est compensée par les susceptances shunt (S2....S5). Les amplificateurs types à n canaux (Pamela) requièrent sur l'un des canaux (KI), une tension de commande qui, au- delà d'une amplitude déterminée, ne croisse que faible- ment (effet limiteur). En revanche, les autres canaux (K2...Kn) doivent avoir une fonction de transfert d'am- plitudes pratiquement linéaire, seule la phase doit varier de façon caractéristique pour les forts degrés de commande. Le problème que l'on a exposé plus haut est résolu selon l'invention par le fait que l'on prévoit pour la première branche (Z1) un limiteur A réglable en amplitude, tel qu'il est représenté en figure 2. Selon l'invention, ce limiteur A n'est pas raccordé directement à la source de signal S, mais par l'intermédiaire d'un inverseur d'impédance B, pouvant par exemple être une ligne A /4. De ce fait, une impédance croissante est produite sur la source de signal S, à la mise en oeuvre de la limitation. La deuxième branche travaille sur la charge L. Dans une deuxième phase, et selon la figure 3, on raccorde en supplément une résistance C sur la source de signal S, résistance qui ne devient conductrice qu'au- dessus d'une tension HF réglable. Cette résistance assure le couplage sur une deuxième branche Z2 du réseau, dont l'impédance de charge L2 est constante. L'amplitude sur le limiteur A et l'amplitude du début de la conductibi- lité de la résistance C sont accordées entre elles de telle sorte que la conductance sur la source de signal S, limitée par la mise en oeuvre du limiteur, soit compensée par la conductibilité variable de la résistance C. De ce fait, la charge demeure constante pour la source de si- gnal S. Selon la figure 4, les tensions de commande néces- saires aux différents canaux d'amplification (K1l....Kn) sont formées à partir des branches 1 et 2 par des combi- naisons linéires appropriées. La branche Z1 fournit un signal qui est limité au-dessus d'une amplitude donnée et ne présente pas de variation de phase en fonction de la fréquence. Une partie de cette puissance peut donc servir directement à la commande du premier canal d'amplifica- tion Kl. On utilise,pour cette répartition, le diviseur de puissance P. L'impédance d'entrée du diviseur de puis- sance représente la charge L de la branche Z1. Pour les autres amplificateurs, et après correction appropriée en phase et en amplitude (PAK), des combinai- sons linéaires des tensions de commande sont formées, à partir des branches Z1 et Z2, dans les hybrides H, H' qui ont les caractéristiques de phase et d'amplitude néces- saires aux canaux d'amplification K2....Kn. La correction en phase et en amplitude PAK est obtenue par des dépha- seurs et des diviseurs de puissance fixes. Les déphaseurs peuvent être,par exemple, des éléments conducteurs de longueur variable, les diviseurs de puissance peuvent être réalisés par exemple sous forme d'hybrides. Les branches Z1 et Z2 sont également découplées par les hy- brides H, H'. Selon les figures 5A et 5b, le limiteur A à mise en action réglable de la limitation est constitué par une diode 1 à semi-conducteur à polarisation inverse par une tension continue UG. La capacité 3 et l'inductance 2 servent au découplage de la voie en courant continu par rapport à la voie du signal HF du limiteur A. Tant que la tension de pointe HF ne dépasse pas la tension continue UG:, la diode n'est pas-conductrice.Mais si la tension HF croit au point que la diode soit excitée la conductance croit brusquement et interdit toute nouvelle élévation de la tension HF. Dans le schéma de la figure 5b, la conductance de la diode est indiquée par G et la tension du si- gnal HF par UHF. La résistance Cà conductibilité HF non linéaire est construite, selon la figure 5c, selon le même principe.Une diode 11 à semi-conducteurs à polarisation inverse est en série avec une charge constante L2. La capacité 13 et les in- ductances 12 et 14 servent à leur tour au découplage de la voie à cou- rant continu par rapport à la voie du signal HF de la résistance C. Tant que la tension de pointe HF n'excite pas la diode 11, aucun courant ne traverse la charge L2. A mesure que la tension croit, la diode 11 commence à être conductrice et il se crée sur la charge L2 une tension de sortie ULast qui croit avec la'tension d'entrée Uin. La charge cons- tante L2 correspond à la résistance d'entrée constante du réseau PAK. Le réseau de commande selon l'invention permet la construction, à peu de frais, d'amplificateurs linéaires à canaux multiples de grande puissance. Ce réseau de com- mande peut être réalisé jusqu'aux hyperfréquences et il permet d'obtenir des largeurs de bande qui ne sont pas faisables autrement avec les amplificateurs à rendement amélioré. Les pertes de transmission ne sont que de quelques décibels et sont insignifiantes dans cette appli- cation. REVENDICATIONS 1. Réseau de commande non linéaire -à large bande pour amplificateurs linéaires d'émetteur à plusieurs lignes d'amplification, caractérisé par le fait: qu'il est prévu, dans une première branche (Zl), un limiteur (A) d'amplitude réglable qui est raccordé.à la source du signal (S) par l'intermédiaire d'un inverseur d'im- pédance (B), grâce à quoi, lorsque la limitation est effec- tive, une impédance croissante est créée sur la source de signal (S), qu'à la source de signal (S) est en outre raccordée une résistance (C) qui ne commence à être conductrice qu'au- delà d'une tension HF réglable et que cette résistance (C) est couplée sur une deuxième branche (Z2) de réseau, à im- pédance de charge constante, l'amplitude surle limiter(A) et l'amplitude du début de conductibilité de la résistance (C) étant accordées entre elles de telle sorte que la conductance sur la source de signal (S), limitée par la mise en oeuvre du limiteur, soit compensée par la conducti- bilité variable de la résistance (C) et, par conséquent, l1 charge demeure constante pour la source de signal (S) et que la première branche (Z1) fournit un signal qui est limité au-dessus d'une amplitude donnée-et ne présente pas de variation de phase en fonction de la fréquence, et qu'une partie de cette puissance sert directement, par l'intermédiaire d'un diviseur de puissance (P), à la com- mande du premier canal amplificateur, et que les tensions de commande nécessaires pour les autres amplificateurs sont formées à partir des branches (Z1, Z2), après correction de phase et d'amplitude (PAK) par des combinaisons linéaires dans des hybrides (H, H') qui présentent les caractéristiques de phase et d'amplitude nécessaires aux canaux amplificateurs. 2. Réseau de commande selon la revendication 1, ca- ractérisé par le fait que le limiteur (A), avec mise en action réglable de la limitation, est constitué d'une diode (1) à semi-conducteur, à polarisation inverse par une tension continue. 9 3. Réseau de commandé selon la revendication 1, ca- ractérisé par le fait que la résistance (C) à conductibi- lité dépendant de la tension HF est constituée par une diode (11), à semiconducteur, à polarisation inverse, qui est en série avec une charge constante (L2) (figure 5b).