Brevet FR2662308A1 — publié le 19911122

La présente invention concerne un dispositif de transition entre deux lignes de transmission d'un signal d'entrée hyperfréquence de longueur d'onde À réalisées en technologie planaire sur un substrat isolant. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des télécommunications mettant en oeuvre des ondes hyperfréquence, et notamment dans la réalisation de sous-ensembles fonctionnant dans la gamme de fréquence de 26,5 à 40 GHz. Parmi ces sous-ensembles, on peut citer, par exemple, les mélangeurs qui permettent d'obtenir, à partir d'un signal dont la fréquence serait de 35 GHz environ, un signal de fréquence intermédiaire de 1 ou 2 GHz, beaucoup plus facile à traiter sur le plan électronique. De tels dispositifs utilisent, de manière connue, des transitions comportant, sur une première face du substrat isolant, généralement en matériau synthétique (durold par exemple), une ligne coplanaire qui débouche sur une ligne de sortie, constituée par une ligne du type à fente. Dans la suite de ce mémoire, on entendra par ligne du type à fente, les lignes à fente proprement dites et également les lignes à ailette formées d'une ligne à fente enfermée dans un guide d'onde.Cette ligne de sortie est destinée, par exemple, à recevoir l'élément non linéaire nécessaire au mélange entre le signal radiofréquence et celui de l'oscillateur local. Ladite ligne du type à fente qui peut être disposée perpendiculairement à la ligne coplanaire, comprend deux branches s'étendant de part et d'autre par rapport à l'axe de la ligne centrale. En outre, des moyens de masse, notamment des plans métallisés latéraux, situés également sur la même première face du substrat, sont associés à l'une et l'autre des branches de la ligne de sortie en tant que points chaud ou froid. Ces dispositifs de transition présentent toutefois l'inconvénient de ne pas offrir un couplage parfait et une transmission maximum d'une ligne à l'autre du fait du partage de la ligne de sortie en deux branches et des discontinuités de masse toujours possibles avec ce type de dispositif. Aussi, le problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention est de proposer un dispositif de transition entre deux lignes de transmission d'un signal hyperfréquence de longueur d'onde A, réalisées en technologie planaire sur un substrat isolant, comportant, sur une première face dudit substrat, d'une part, une ligne coplanaire comprenant une ligne centrale et deux moyens de masse, et, d'autre part, une ligne de sortie du type à fente, disposée perpendiculairement à ladite ligne coplanaire et comprenant deux branches s'étendant de part et d'autre par rapport à l'axe de la ligne centrale, les deux moyens de masse servant de point chaud ou de point froid à l'une et l'autre branche de la ligne de sortie, le point commun aux deux branches étant constitué par un plan métallique sur lequel débouche la ligne centrale, dispositif grâce auquel on pourrait obtenir un excellent couplage entre les lignes et une transmission élevée. La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce que l'un desdits moyens de masse est refermé autour de la branche correspondante de la ligne de sortie de façon à ce que la longueur de ladite branche soit égale au quart de la longueur d'onde À Ainsi, la branche de longueur À / 4, terminée par un court-circuit, joue le rôle d'inverseur d'impédance, ce qui se traduit ici par le fait que cette branche présente une impédance infinie et se comporte donc comme un circuit ouvert vis-à-vis du signal appliqué à la ligne d'entrée. Par conséquent, toute l'énergie est transmise dans l'autre branche de la ligne de sortie, réalisant de la sorte un couplage optimum au niveau de la transition entre les lignes d'entrée et de sortie. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, ledit signal d'entrée hyperfréquence est appliqué directement à ladite ligne coplanaire formant ligne d'entrée, lesdits moyens de masse étant deux plans métallisés latéraux, disposés de part et d'autre de la ligne centrale. Ce mode de réalisation présente l'avantage d'être unilatéral en ce sens que toutes les lignes et tous les moyens de masse sont situés sur la même face du substrat. Outre le fait d'être plus aisée à mettre en oeuvre technologiquement, cette disposition permet également d'éviter les discontinuités de masse et donc d'augmenter encore la transmission lorsque, selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les deux plans métallisés latéraux sont reliés par une pluralité de fils de masse passant au-dessus de ladite première ligne d'entrée. Selon un deuxième mode de réalisation bilatéral de l'invention, ledit signal d'entrée hyperfréquence est appliqué à une ligne d'entrée composée d'une ligne microruban se prolongeant en la ligne centrale de la ligne coplanaire, et d'un plan métallisé de masse disposé sur une deuxième face du substrat isolant, lesdits moyens de masse étant deux lignes de masse, associées à ladite ligne centrale, respectivement parallèles auxdites branches de la ligne de sortie et reliées chacune par des moyens conducteurs au plan métallisé, lequel est limité par un bord situé à l'aplomb desdites lignes de masse. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure 1 est une vue de dessus d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de transition selon l'invention. La figure 2 est une vue de dessus d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de transition selon l'invention. La figure 3 est une vue en coupe selon la ligne I-I du dispositif de transition de la figure 2. La figure 1 montre, en vue de dessus, un premier mode de réalisation d'un dispositif de transition entre deux lignes 10, 20 de transmission d'un signal hyperfréquence de longueur d'onde À. Ces lignes sont réalisées selon la technologie planaire qui consiste à déposer des couches métalliques, de cuivre par exemple, sur un substrat 30 isolant. Parmi les matériaux, le plus souvent utilisés, on peut citer le froid qui offre l'avantage d'avoir des caractéristiques électriques et mécaniques intéressantes pour un faible coût. Dans l'exemple de réalisation illustré à la figure 1, toutes les couches métalliques sont déposées sur une même face 31 du substrat 30, selon la technique dite unilatérale qui fait appel à un substrat gravé uniquement sur une 31 de ses faces de mise en oeuvre. La première ligne 10 forme la ligne d'entrée à laquelle est appliqué le signal d'entrée hyperfréquence. Comme le montre la figure I, la ligne 10 d'entrée est une ligne coplanaire comprenant une ligne centrale 10 et deux moyens de masse représentés par deux plans métallisés latéraux 41, 42 disposés de part et d'autre de la ligne centrale 10. La ligne de sortie 20 est du type à fente, à fente proprement dite dans le cas de figure 1, placée sensiblement perpendiculairement à ladite ligne coplanaire et comprenant deux branches 21, 22 s'étendant de part et d'autre par rapport à l'axe 11 de la ligne centrale 10. Les deux plans métallisés 41, 42 servent de point chaud ou de point froid à l'une 21 et l'autre 22 branche de la ligne de sortie 20 à fente, le point commun aux deux branches étant constitué par un plan métallique 23. Comme on peut le voir à la figure 1, le plan métallisé latéral 41 est refermé autour de la branche 21 associée de la ligne 20 de sortie de manière que la longueur L de la branche 21 soit égale àÀ /4. Ainsi, la branche 21, vue de la ligne 10 d'entrée, se comporte comme un circuit ouvert. Le signal hyperfréquence appliqué à la ligne 10 d'entrée se propage donc avec un couplage et une transmission maximum dans la deuxième branche 22 de la ligne 20 de sortie. Le signal est recueilli en sortie dans la branche 22. De façon à diminuer encore les discontinuités de masse pouvant apparaître dans le dispositif de transition de la figure 1, il y a avantage à relier les deux plans de masse latéraux 41 et 42 par une pluralité de fils métalliques 60 de masse formant un pontage au-dessus de la ligne 10 d'entrée. De la sorte, les deux plans 41 et 42 sont exactement au même potentiel de masse. Le deuxième mode de réalisation de l'invention représenté aux figures 2 et 3 utilise la technique dite bilatérale dans laquelle les deux faces 31, 32 du substrat 30 porte des métallisations. Cette technique est moins avantageuse que la technique unilatérale du point de vue des discontinuités de masse. Dans ce mode de réalisation, le signal d'entrée hyperfréquence est appliqué à une ligne d'entrée composée d'une ligne microruban 10', associée à un plan métallisé 12 de masse disposé sur une deuxième face 32 du substrat isolant 30 et se prolongeant en la ligne centrale 10 de la ligne coplanaire. Les moyens de masse de la ligne coplanaire sont deux lignes 51, 52 de masse respectivement parallèles aux branches 21, 22 de la ligne de sortie 20 et reliées chacune au plan métallisé 12 par des moyens conducteurs 71, 72 qui, dans l'exemple des figures 2 et- 3, sont des trous métallisés traversant le substrat 30, mais qui pourraient être également des fils conducteurs. Le plan métallisé 12 est limité par un bord 13 situé à l'aplomb desdites lignes 51, 52 de masse. REVENDICATION 1. Dispositif de transition entre deux lignes (10', 12 ; 20 ) de transmission d'un signal d'entrée hyperfréquence de longueur d'onde X, réalisées en technologie planaire sur un substrat (30) isolant, comportant sur une première face (31) dudit substrat (30), d'une part, une ligne coplanaire (10, 41, 42 ; 10, 51, 52) comprenant une ligne centrale (10) et deux moyens de masse (41, 42 ; 51, 52), et, d'autre part, une ligne de sortie (20) du type à fente, disposée perpendiculairement à ladite ligne coplanaire et comprenant deux branches (21, 22) s'étendant de part et d'autre par rapport à l'axe (il) de la ligne centrale (10), les deux moyens de masse (41, 42 ; 51, 52) servant de point chaud ou de point froid à l'une (21) et l'autre (22) branche de la ligne de sortie (20), le point commun aux deux branches (21, 22) étant constitué par un plan métallique (23) sur lequel débouche la ligne centrale (10), et l'un (41 ; 51) desdits moyens de masse étant refermé autour de la branche (21) correspondante de la ligne de sortie (20) de façon à ce que la longueur (L) de ladite branche (21) soit égale au quart de la longueur d'onde X, caractérisé en ce que ledit signal d'entrée hyperfréquence est appliqué à une ligne d'entrée (10', 12) composée d'une ligne microruban (10') se prolongeant en la ligne centrale (10) de la ligne coplanaire, et d'un plan métallisé (12) de masse disposé sur une deuxième face (32) du substrat (30) isolant, lesdits moyens de masse étant deux lignes (51, 52) de masse, associées à ladite ligne centrale (10), respectivement parallèles auxdites branches (21, 22) de la ligne de sortie (20) et reliées chacune par des moyens conducteurs (71, 72) au plan métallisé (12), lequel est limité par un bord (13) situé à l'aplomb desdites lignes (51, 52) de masse.