Brevet FR2663477A1 — publié le 19911220

Mélangeur actif à large bande. La présente invention concerne un mélangeur actif à large bande utilisant un composant actif tel qu'un transistor bipolaire utilisé en régime non linéaire attaqué par l'intermédiaire d'un coupleur dit de Wilkinson aux entrées duquel sont appliqués les signaux à mélanger. Ce type de coupleur procure des résultats très satisfaisants du point de vue des adaptations d'entrée et de sortie du mélangeur et de la platitude en transmission (ou des pertes en fonction de la fréquence) de ce mélangeur, et ceci sur une assez large bande de fréquences. En revanche l'isolation entre les deux bras du coupleur, auxquels sont appliqués les signaux à mélanger, n'est correcte que sur une bande de fréquences très réduite, en dehors de laquelle se produisent en sortie du mélangeur des ondulations parasites qui éloignent des platitudes de transmission recherchées. Le schéma d'un mélangeur de ce type est rappelé sur la figure 1, où l'on a référencé 1 le transistor bipolaire, et 2 le coupleur de Wilkinson, ce dernier comportant deux bras 3 et 4 recevant l'un un signal So dit signal d'oscillateur local, et l'autre un signal S dit signal à transposer, ainsi qu'une résistance 5 disposée entre les entrées de ces deux bras et ayant à la fois une fonction d'adaptation et une fonction d'isolation. L'allure des caractéristiques d'isolation entre les deux bras du coupleur, et de pertes de transmission par chacun de ces bras, obtenues avec un tel mélangeur, est illustrée sur la figure 2, respectivement en Cl et C2, sous forme d'atténuation (en décibels) en fonction de la fréquence F.La fréquence centrale de la bande de fréquences réduite sur laquelle est obtenue une isolation correcte entre les deux bras du coupleur est repérée Fo, la caractéristique Cl ayant une forme en pic centré sur cette fréquence Fo. La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients précités. La présente invention a pour objet un mélangeur actif à large bande, comportant un élément actif utilisé en régime non linéaire, attaqué par un coupleur de Wilkinson aux entrées duquel sont appliqués les signaux à mélanger, essentiellement caractérisé en ce que, ledit coupleur ayant une caractéristique d'isolation entre ses entrées en forme de pic en fonction de la fréquence, ce mélangeur comporte des moyens additionnels pour accroître la bande de fréquences d'efficacité de cette isolation, sans introduire d'atténuation sur les signaux à mélanger, dans leur bande de fréquences. D'autres objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, faite en relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels, outre les figures 1 et 2 décrites ci-dessus et relatives à l'art antérieur - la figure 3 est un schéma d'un mélangeur suivant un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 illustre les caractéristiques d'isolation et de pertes en fonction de la fréquence obtenues avec un mélangeur suivant la figure 3, - la figure 5 est un schéma d'un mélangeur suivant un deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 6 est un schéma d'un mélangeur suivant un troisième mode de réalisation de l'invention. Suivant le mode de réalisation représenté sur la figure 1, on utilise en amont du coupleur 2, et sur l'accès à ce coupleur par le signal d'oscillateur local SO, un filtre passe-haut 6, dont la fréquence de coupure Fc est déterminée d'une part de manière à laisser passer, sans affaiblissement, la bande de fréquences du signal d'oscillateur local So, et d'autre part de manière à corriger la caractéristique d'isolation du coupleur 2, c'est-à-dire à donner à l'ensemble coupleur - filtre passe-haut une caractéristique C'1 ayant, par rapport à la caractéristique C1 du coupleur seul représentée sur la figure 2, un flanc moins raide du côté des fréquences inférieures à la fréquence Fo caractéristique du coupleur. La forme de la caractéristique C'1 est illustrée sur la figure 4, ainsi que la forme de la caractéristique C'2 d'affaiblissement du filtre passe-haut 6 en fonction de la fréquence. On utilise alors avantageusement un coupleur ayant une fréquence caractéristique F'0 différente de celle, Fg, d'un coupleur utilisé suivant l'art antérieur rappelé sur la figure 2. En effet dans ce dernier cas, cette fréquence serait avantageusement choisie égale à la fréquence centrale de la bande de fréquences occupée par les signaux SO et S, alors que suivant la figure 2 elle est avantageusement choisie égale à la fréquence centrale de la bande de fréquences occupée par les signaux SO et S, pour celles de ces fréquences situées au dessus de la fréquence de coupure Fc du filtre passe-haut. A titre d'exemple, pour un signal à transposer S occupant la bande de fréquences 760 MHz + 36 MHz, et un signal d'oscillateur local SO occupant la bande de fréquences 1680 à 2180 MHz, on pourra choisir comme fréquence de coupure du filtre passe-haut : Fc = 1600 MHz, et 1680 + 2180 comme fréquence F'o caractéristique du coupleur : F'0 = 2 = 1930 ME soit la fréquence centrale de la bande de fréquences occupée par le signal 2180 + 76 d'oscillateur local (au lieu de Fo = 2 = 1470 MHz suivant l'art antérieur). Un effet de même nature serait obtenu en disposant en amont du coupleur 2, et sur l'accès à ce coupleur par le signal à transposer S, un filtre passe-bas, de fréquence de coupure déterminée d'une part de manière à corriger de façon similaire la caractéristique d'isolation du coupleur 2, et d'autre part de manière à laisser passer, sans affaiblissement, la bande de fréquences du signal S à transposer. Suivant le mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 5, on utilise au lieu d'un coupleur symétrique suivant l'art antérieur rappelé sur la figure 2, un coupleur dissymétrique, ayant l'un de ses bras, en l'occurence le bras 4 alimenté par le signal d'oscillateur local SO, de longueur sensiblement égale ss où ssÀ 4 désigne la longueur d'onde correspondant à la fréquence F'0 définie ci-dessus, comme étant la fréquence centrale de la bande de fréquences occupée par le signal à transposer et son autre bras, en l'occurence le bras 3 alimenté par le signal à transposer S, de longueur très supérieure a 4 Ce coupleur dissymétrique est par ailleurs avantageusement associé à un filtre suivant le mode de réalisation de l'invention décrit sur la figure 3. Suivant le mode de réalisation représenté sur la figure 6, on utilise, au lieu d'un coupleur simple tel que décrit sur les figures précédentes, un coupleur formé de plusieurs sections. A titre d'exemple le coupleur représenté sur la figure 6 est formé de trois sections 21, 22, 23 comportant chacune deux bras, respectivement 31- 41, 32-42, 33-43, et une résistance, respectivement 51, 52, 53. La caractéristique d'isolation C"1 d'un tel coupleur, illustrée sur la figure 7, est une juxtaposition de caractéristiques telle que celle, Cl, illustrée sur la figure 2, et ayant chacune une fréquence caractéristique propre, respectivement F01, F02, F03 Il en résulte un accroissement de la bande de fréquences d'efficacité de cette isolation, d'autant meilleur que le nombre de sections est élevé. Revendications: 1) Mélangeur actif à large bande, comportant un élément actif (1) utilisé en régime non linéaire, attaqué par un coupleur de Wilkinson (2) aux entrées duquel sont appliqués les signaux à mélanger, caractérisé en ce que, ledit coupleur ayant une caractéristique d'isolation entre ses deux entrées en forme de pic de fonction de la fréquence, ce mélangeur comporte des moyens additionnels pour accroltre la bande de fréquences d'efficacité de cette isolation, sans introduire d'atténuation sur lesdits signaux à mélanger, dans leur bande de fréquences. 2) Mélangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens additionnels comportent des moyens de filtrage disposés en amont du coupleur. 3) Mélangeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que, lesdits signaux à mélanger consistant en un signal dit signal d'oscillateur local (su) et en un signal dit signal à transposer (5), lesdits moyens de filtrage comportent un filtre passe-haut (6) disposé en amont de l'entrée du coupleur recevant le signal d'oscillateur local, et ayant une fréquence de coupure (Fc) déterminée de manière à laisser passer, sans atténuation, la bande de fréquences du signal d'oscillateur local, et à donner à l'ensemble coupleur - filtre passe-haut une caractéristique d'isolation ayant, par rapport à celle du coupleur, en forme de pic centré sur une fréquence Fg, un flanc moins raide du côté des fréquences inférieures à la fréquence Fo 4) Mélangeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fréquence Fo est choisi égale à la fréquence centrale de la bande de fréquences occupés par le signal d'oscillateur local. 5) Mélangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens additionnels consistent en une dissymétrie du coupleur. 6) Mélangeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les signaux appliqués au coupleur consistant en un signal (SO) dit signal d'oscillateur local et en un signal (S) dit signal à transposer, cette dissymétrie est telle que celui (4) des bras de ce coupleur auquel est appliqué e signal d'oscillateur local a une longueur sensiblement égale à , où X désigne la longueur d'onde correspondant à la 4 fréquence centrale de la bande de fréquences occupées par le signal d'oscillateur local, et l'autre bras (3), auquel est appliqué le signal à transposer, à une longueur très supérieure à 4 7) Mélangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens additionnels consistent en une réalisation du coupleur en plusieurs sections (21, 22, 23) juxtaposées ayant chacune une caractéristique en forme de pic en fonction de la fréquence, les fréquences (Fo1, F02, Fo3 ) surlesquelles sont centrées ces pics étant F03) distinctes.