Brevet FR2646292A1 — publié le 19901026

Jonction hybride à 180 degrés L'invention concerne une jonction hybride à 180 degrés comprenant une entrée et deux sorties mutuellement déphasées de 180 degrés. Dans certaines applications, par exemple des mélangeurs équilibrés, on a besoin d'un circuit hybride à 180 degrés dans lequel aussi bien l'équilibre des phases que l'équilibre d'amplitude entre les différentes sorties, c'est-à-dire les branches, du circuit hybride soient très bons et proches de l'optimum sur une large bande de fréquences. Aux hautes fréquences et aux hyperfréquences, de tels hybrides à 180 degrés, à savoir des symétriseurs, sont principalement réalisés à l'aide de constructions en microrubans telles qu'un anneau hybride, des lignes couplées, une ligne double, une ligne coplanaire, un double coupleur de Lange, etc. Par exemple, à l'aide d'une construction en anneau hybride, on obtient un équilibre de phases de 10 degrés et un équilibre d'amplitude de i dB sur une bande de fréquences d'environ %. L'article "Designing with the Double Lange Coupler" de Derek Fitzgerald dans RF Design d'octobre 1988, pages 46 à 48, décrit unfi circuit hybride à 180 degrés réalisé à l'aide de deux coupleurs de Lange. Il comprend deux coupleurs de Lange à 90 degrés montés en série de telle sorte qu'un signal qu'on fait passer par les circuits hybrides en série soit en déphasage de 180 degrés par rapport à un signal d'entrée. Comme on peut le voir d'après la Figure 5 de cet article, le problème posé par une telle jonction hybride est aussi un mauvais équilibre d'amplitude et de phases. On ne peut donc l'utiliser qu'aux fréquences de points, et non sur une large plage de fréquences. La présente invention vise à réaliser une jonction hybride à 180 degrés, dans laquelle l'équilibre d'amplitude et de phases entre les différentes branches soit très bon dans une large plage de fréquences. Cet objectif est atteint à l'aide d'une jonction hybride du type décrit dans le préambule, laquelle jonction, selon la présente invention, est caractérisée en ce que la jonction hybride comprend un diviseur de signaux et deux circuits hybrides à 90 degrés mutuellement symétriques, l'un des circuits étant agencé pour provoquer un déphasage de +90 degrés d'un signal d'entrée, et l'autre un déphasage de -90 degrés afin de produire deux signaux de sortie déphasés de degrés l'un par rapport à l'autre. En utilisant deux circuits hybrides à 90 degrés et un circuit hybride de liaison à zéro degré, deux branches de déphasage symétriques sont produites, ce qui conduit à un très bon équilibre d'amplitude et de phases sur une bande de fréquences de plus d'une octave. Ainsi, l'invention repose sur la constatation, faite par le demandeur, que le problème posé par les solutions antérieures résidait dans leur asymétrie modifiant fortement l'équilibre de phases et d'amplitude quand la fréquence change. Dans la solution selon la présente invention, les deux branches sont symétriques, et la dépendance des branches par rapport à la fréquence est sensiblement la même. Au niveau de la jonction hybride selon l'invention des composants classiques, montés d'une manière nouvelle selon l'invention, peuvent être utilisés. De préférence, les circuits hybrides sont réalisés à l'aide de constructions en microrubans, ce qui apporte des avantages supplémentaires tels qu'un faible encombrement et la possibilité de fabriquer une jonction hybride par la technique des circuits imprimés. L'invention sera maintenant décrite plus en détail en référence au dessin annexé, sur lequel: la Figure 1 représente, sous forme de schéma de principe, une jonction hybride selon l'invention; la Figure 2 représente la jonction hybride selon l'invention, réalisée à l'aide d'un diviseur Wilkinson et de deux coupleurs de Lange; et les figures 3 et 4 représentent la jonction de la Figure 2 en fonction de la fréquence d'une courbe d'équilibre d'amplitude et d'une courbe d'équilibre de phases. Selon la Figure 1, une jonction hybride à 180 degrés selon l'invention comprend une entrée E et deux sorties S1 et S2 mutuellement déphasées de 180 degrés. L'entrée de la jonction hybride est formée par un circuit hybride ou un diviseur à zéro degré divisant le signal d'entrée entre ses deux sorties à la même phase. A chaque sortie du diviseur à zéro degré est relié un circuit hybride similaire 6 ou 7 à 90 degrés. Chaque circuit hybride 6 et 7 à 90 degrés comporte un port d'entrée 1, des ports de sortie 3 et 4 à phases en quadrature l'un par rapport à l'autre, ainsi qu'un port de sortie isolé 2. Couplé normalement, un tel circuit hybride à degrés effectue une division d'un signal fourni au port d'entrée 1 en deux signaux à phases en quadrature présents aux ports de sortie 3 et 4. Normalement, aucun signal ne passe dans l'orifice de sortie isolé 2, et le port se termine habituellement par une résistance de 50 ohms. Au niveau de la jonction hybride selon la présente invention, l'entrée du circuit hybride 6 est reliée à la sortie 2 d'un diviseur 5 de signaux, et les ports 3 et 4 de sortie sont reliés ouverts de façon à produire un signal au port de sortie isolé 2, qui est la sortie S1 de la jonction hybride, lequel signal est déphasé de +90 degrés par rapport au signal d'entrée. D'une manière correspondante, le port 1 d'entrée du circuit hybride 7 est relié à l'autre port 3 de sortie du diviseur 5 de signaux, et les ports 3 et 4 de sortie sont reliés à la terre de façon qu'au port de sortie isolé 2, qui est la seconde sortie S2 de la jonction hybride, soit produit un signal déphasé de -90 degrés par rapport au signal d'entrée. Ainsi, les circuits hybrides 6 et 7 décalent la phase du signal d'entrée de 90 degrés dans des directions mutuellement opposées, et le déphasage créé entre les sorties Si et S2 peut être de 180 degrés. Puisque les circuits hybrides 6 et 7 de la jonction hybride selon l'invention sont mutuellement symétriques, c'est-à-dire changent de la même manière dans le même sens par rapport à la fréquence, les équilibres d'amplitude et de phases entre les différentes branches de la jonction hybride restent très bons sur une large bande de fréquences. La Figure 2 représente une forme principale de réalisation de l'invention, dans laquelle un diviseur Wilkinson sert de circuit hybride 5 à zéro degré, et un coupleur de Lange, dans les constructions en microrubans, sert de circuits hybrides 6 et 7 à 90 degrés. La jonction hybride selon l'invention est représentée grandeur nature sur la Figure 2, et est adaptée pour une plage de fréquences d'environ. 1,5 à 3,0 GHz. La Figure 2 représente en outre une résistance de 100 ohms dessinée en traits mixtes, laquelle résistance sera montée entre les branches du diviseur Wilkinson 5. La Figure 3 visualise l'équilibre d'amplitude P S 1-P S 2 de la Jonction hybride de la Figure 2 en fonction de la fréquence. D'une manière correspondante, la Figure 4 représente l'équilibre de phases * S1 -à S2 de la Jonction hybride de la Figure 2 en fonction de la fréquence. On peut voir d'après les figures qu'un équilibre de phases de 10 degrés et un équilibre d'amplitude de 1 dB sont obtenus dans la plage de fréquences de 1,5 à 3,3 GHz, c'est-à-dire sur une bande de plus d'une octave. Divers coupleurs de Lange et leurs propriétés sont évoqués, par exemple, dans l'article précité de RF Design. Les procédés généraux de fabrication de circuits hybrides à lignes en microrubans sont bien connus de ceux qui sont familiarisés avec la technique. Bien que la forme principale de réalisation de l'invention ait utilisé des circuits hybrides à bandes aussi larges que possible pour obtenir le meilleur résultat, la jonction hybride symétrique à 180 degrés selon l'invention peut en principe être mise en oeuvre à l'aide de tout circuit hybride à 90 et zéro degrés. Revendications: 1. Jonction hybride à 180 degrés comprenant une entrée ( E) et deux sorties ( Sl, 52) mutuellement déphasées de 180 degrés, caractérisée en ce que la jonction hybride comprend un diviseur (5) de signaux et deux circuits hybrides (6, 7) à 90 degrés mutuellement symétriques, l'un des circuits étant agencé pour provoquer un déphasage de +90 degrés d'un signal d'entrée, et l'autre un déphasage de -90 degrés afin de produire deux signaux de sortie mutuellement déphasés de 180 degrés. 2. Jonction hybride selon la revendication 1, dans laquelle les circuits hybrides (6, 7) à 90 degrés sont d'un type comportant un port d'entrée, un port de sortie à zéro degré, un port de sortie à 90 degrés et un port de sortie isolé, caractérisée en ce que les ports de sortie à zéro degré et à 90 degrés du circuit hybride à 90 degrés provoquant un déphasage de +90 degrés du signal d'entrée sont- reliés ouverts, et le port de sortie isolé est monté pour former une sortie, alors que les ports de sortie à zéro degré et à 90 degrés de l'autre circuit hybride à 90 degrés provoquant un déphasage de -90 degrés du signal d'entrée sont reliés à la terre, et le port de sortie isolé est monté pour former une sortie. 3. Jonction hybride selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le diviseur (5) de signaux et les circuits hybrides (6, 7) sont réalisés à l'aide de constructions en microrubans. 4. Jonction hybride selon la revendication 3, caractérisée en ce que le diviseur (5) de signaux est un diviseur Wilkinson. 5. Jonction hybride selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que les circuits hybrides (6, 7) à 90 degrés sont des coupleurs de Lange.