Brevet FR2685586A1 — publié le 19930625

DISPOSITIF D'AIGUILLAGE EN FREQUENCE A ADAPTATION D'INPEDANCE La présente invention concerne un dispositif d'aiguillage en fréquence entre plusieurs voies individuelles raccordées à une voie commune. On connaît de tels dispositifs d'aiguillage en fréquence qui permettent de mettre en communication simultanément une voie commune avec plusieurs autres voies, chaque autre voie ayant un filtre laissant passer une bande de fréquences propre à la voie et bloquant le passage des autres bandes de fréquences, les filtres étant réunis au niveau de la voie commune. Un tel dispositif d'aiguillage est, par exemple, utilisé pour la mise en communication de plusieurs émetteurs et/ou récepteurs avec une antenne commune. Pour chaque voie individuelle, il faut cependant que sa bande de fréquences ne soit pas atténuée par l'impédance des filtres des autres voies, qui sont branchés en parallèle au niveau de la voie commune. Une solution consiste à choisir une structure de filtre qui entraîne une augmentation de l'impédance considérée en dehors de la bande passante de ce filtre. Cependant, cela impose des contraintes quant à la structure du filtre qui peuvent nuire à la qualité de transmission en bande passante. De plus, si les bandes de fréquences sont proches, il est difficile d'avoir une impédance de filtre qui varie brutalement, si bien qu'il faut ajouter des étages supplémentaires au filtre, qui dévient encombrant et coûteux. I1 faut souvent réaliser un compromis aboutissant à choisir un filtre présentant une transmission médiocre en bout de bande transmise, du fait que son impédance commence à croître, ce qui permet d'avoir une impédance ayant suffisamment augmenté pour la bande de fréquences de la voie voisine. Le résultat de ce compromis dégrade les performances du dispositif. I1 est évidemment possible de choisir des bandes de fréquences tres écartées l'une de l'autre, mais cela conduit à mal utiliser la bande passante du médium de transmission. La présente invention vise à résoudre ce problème. A cet effet, l'invention concerne un dispositif d'aiguillage en fréquence entre une première voie et au moins deux secondes voies comportant chacune un filtre laissant passer une bande de fréquences qui lui est propre et effectuant le blocage de la bande de fréquences de l'autre seconde voie, caractérisé par le fait que les bornes homologues d'un côté desdits filtres sont réunies, chacune, par un transformateur d'impédance propre amplifiant l'impédance du filtre associé perçue par ce transformateur d'impédance pour la bande de fréquences de l'autre filtre et amplifiant, mais de façon moindre, cette impédance pour la bande de fréquences du filtre considéré. Chaque filtre peut ainsi interrompre, par exemple par un circuit série à haute impédance, le passage des fréquences des bandes des autres voies et présenter, sur la première voie, une impédance plus élevée, pour les fréquences transmises par l'autre seconde voie, que pour ses fréquences transmises propres, ce qui évite un détournement d'énergie vers une seconde voie non concernée par les fréquences de la seconde voie considérée. Lesdites amplifications d'impédance, aboutissant au changement dans le rapport des impédances en bande de fréquences propre par rapport à l'autre bande, coupée, peuvent avoir toute valeur souhaitée, d'un facteur, propre à chacune, inférieur, égal ou bien supérieur à l'unité. Avantageusement, lesdits filtres sont du type Cauer Chebyshev. De tels filtres sont décrits dans dans............ On peut ainsi choisir la position des pôles de la fonction de transfert en tension des filtres de façon à bloquer les fréquences de l'autre seconde voie, et avoir une impédance de filtre qui varie peu dans la bande de fréquences de 1'autre seconde voie, ce qui assure un maintien des caractéristiques d'impédance élevée dans l'autre, ou les autres, seconde voie. Ledit transformateur d'impédance peut être constitué d'une ligne de transmission de longueur adaptée. Ainsi, cette ligne sert à la fois à véhiculer la bande de fréquences et à effectuer la transformation d'impédance, ce qui évite l'implantation de matériel supplémentaire. Avantageusement, cette ligne de transmission a une impédance caractéristique égale à l'impédance présentée, du côté de ladite ligne de transmission, par le filtre raccordé. Cette ligne de transmission peut être une ligne microruban. On peut ainsi la réaliser sur un module de circuit imprimé portant les autres composants. Sa réalisation par gravure n'induit pas de coût supplémentaire et sa forme géometrique, donc ses caractéristiques électriques, sont fixes, ce qui assure sa qualité. Cette ligne de transmission peut aussi être une ligne coaxiale. Les filtres peuvent ainsi être raccordés à une première voie distante. Le dispositif d'aiguillage selon l'invention peut comporter deux secondes voies. On réalise ainsi un diplexeur de construction simple. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description de la forme de réalisation préférée d'un dispositif d'aiguillage en fréquence selon l'invention, en référence au dessin, sur lequel - la figure 1 représente le circuit électrique d'un diplexeur selon l'invention; - la figure 2 illustre l'évolution, en fonction de la fréquence, de la transmission en tension des filtres du diplexeur - la figure 3 illustre l'évolution du module d'une impédance en bout d'une ligne et - la figure 4 illustre l'évolution du module d'impédance de la figure 3 à deux fréquences différentes. Le dispositif d'aiguillage 1 représenté sur la figure 1 comporte une première voie 2 raccordée à une première et à une deuxième seconde voie, respectivement 10 et 20, ayant chacune une borne dite de sortie, respectivement 11 et 21. Chaque seconde voie 10 et 20 comporte un transformateur d'impédance, respectivement 12 et 22, constitué d'une ligne microruban, relié, d'un côté, à la première voie 2 et relié, de l'autre côté, à un filtre, respectivement 13 et 23, propre à la seconde voie 10 et 20 associée. Chaque filtre 13,23 d'une seconde voie 10,20 laisse passer une bande de fréquences qui lui est propre et atténue la bande de fréquences de l'autre seconde voie 20,10 au moyen d'un montage dipôle, respectivement 14 et 24, constitué d'un circuit "bouchon" formé d'une inductance respectivement 15 et 25, branchée en parallèle sur un condensateur, respectivement 16 et 26, ce dipôle 14 ou 24 étant accordé au voisinage de la fréquence centrale de la bande de fréquences de l'autre seconde voie 20 ou 10. Un côté, arbitrairement appelé sortie, de ce dipôle 14 ou 24, est relié à la borne 11 ou 21 de la seconde voie 10 ou 20 concernée. Pour la première seconde voie 10, une inductance 17 et un condensateur 18 sont branchés en parallèle entre la borne 11 et la masse, tandis qu'une inductance 19 est branchée entre le côté, arbitrairement appelé entrée, qui n'est pas relié à la borne 11, du dipôle 14 et la masse. Pour la deuxième seconde voie 20, un condensateur 27 est relié entre l'entrée du dipôle 24, opposée à la borne 21, et la masse. Les éléments autres que le dipôle 14 ou 24 ont, entre autres, pour but d'adapter l'impédance du filtre 10 ou 20 de chaque côté du dipôle respectif 14 ou 24, pour, qu'en particulier, il n'y ait pas de variations brutales d'impédance dans chaque seconde voie 10 ou 20 pour les fréquences de la bande transmise par cette seconde voie 10 ou 20, les lignes 12 et 22 ayant ici une impédance caractéristique égale à celle du côté entrée du filtre 13 ou 23 concerné.L'impédance du filtre 13 ou 23 perçue par la ligne 12 ou 22 associée, pour la bande de fréquences de l'autre seconde voie 20 ou 10, est transformée, à l'autre extrémité de cette ligne 12 ou 22 reliée à la première voie 2, en une impédance quasi-infinie, à la qualité près des composants et aux variations d'impédance près dans la bande de fréquences considérée. Cette transformation est réglée en choisissant une longueur appropriée de ligne 12 ou 22 qui, selon la théorie, bien connue par l'homme du métier, des lignes à constantes réparties, effectue une transformation d'une valeur d'impédance en une autre valeur dépendant de la longueur de la ligne 12 ou 22 et passant cycliquement par un maximum en fonction de la longueur de ligne, pouvant être de valeur infinie si l'impédance n'a pas de composante résistive, l'espacement de ces maxima dépendant de la fréquence. Pour ce qui est des fréquences de la bande transmise, l'adaptation d'impédance entre le filtre 13 ou 23 et la ligne 12 ou 22 fait qu'il n'y a pas de modification notable de l'impédance du filtre 13 ou 23. Même en cas d'adaptation imparfaite d'impédance entre le filtre 13 ou 23 et la ligne 12 ou 22, il suffit que l'impédance dans la bande passante soit augmentée de façon moindre que ne l'est celle en bande coupée pour atteindre le résultat voulu. Dans le cas de plus de deux secondes voies 10 et 20, il faut choisir les longueurs respectives des lignes telles 12 et 22 de façon à ce que chaque filtre 13 et 23 présente, à travers la ligne associée, une impédance élevée pour les bandes de fréquences des autres secondes voies. Ceci peut être calculé et réalisé, car, comme indiqué précédemment, la distance des maxima d'impédance dépend de la fréquence. On dispose donc théoriquement d'une pluralité de longueurs appropriées pour chaque fréquence, et il existe au moins une longueur pour laquelle toutes les impédances sont approximativement maximales (figure 3). Le mode de réalisation exposé utilise des éléments passifs. Il est bien évident que des éléments actifs conviendraient aussi. La figure 2 montre, en fonction de la fréquence, l'évolution de la transmission T des filtres 13 et 23. Le filtre 13 de la première seconde voie 10 transmet la bande de fréquences autour d'une fréquence f1, par exemple 400 MHz, et empêche le passage de la bande de fréquences autour d'une fréquence f2, par exemple 900 MHz, comme indiqué par la courbe C1. La courbe C1 passe par O pour f2 et comporte une portion de valeur de T proche de 1 autour de f1. Pour sa part, le filtre 23 laisse passer la fréquence C et empêche le passage de la fréquence f1, comme représenté par la courbe C2. La figure 3 montre la variation du module de l'impédance Z en extrémité d'une ligne à caractéristiques réparties, en fonction de la longueur de cette ligne, à une fréquence donnée. Ainsi, si l'on raccorde une impédance Z1 (point A) à la ligne, on peut choisir une longueur L2-L1 de ligne au bout de laquelle (point B) l'impédance est de très grande valeur. La figure 4 montre de façon schématique, pour deux fréquences f et f4, les variations du module Z de l'impédance en fonction de la longueur de la ligne, la distance des maxima d'une même fréquence étant égale à une demi-longueur d'onde. On voit ainsi qu'il existe périodiquement des coïncidences de position (points C et D) des maxima relatifs aux deux fréquences f3 et f4. On a décrit un filtre 13,23 effectuant le blocage de la transmission de la fréquence f2, f1 intéressant l'autre seconde voie 20,10 au moyen d'un dipôle série 14,24. Il est bien évident que l'homme du métier connaît d'autres façons de réaliser ce blocage, par exemple au moyen d'un dipôle accordé à la fréquence à bloquer, constitué d'une inductance en série avec un condensateur, dipôle branché, dans ce cas, en parallèle vers la masse, au lieu d'être branché en série, ce qui équivaut à un court-circuit à la fréquence bloquée, donc à une tension nulle. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'aiguillage (1) en fréquence entre une première voie (2) et au moins deux secondes voies (10,20) comportant chacune un filtre (13,23) laissant passer une bande de fréquences qui lui est propre et effectuant le blocage de la bande de fréquences de l'autre seconde voie (20,10), caractérisé par le fait que les bornes homologues d'un côté desdits filtres (13,23) sont réunies, chacune, par un transformateur d'impédance (12,22) propre amplifiant l'impédance du filtre associé perçue par ce transformateur d'impédance (12,22) pour la bande de fréquences de l'autre filtre (23,13) et amplifiant, mais de façon moindre, cette impédance pour la bande de fréquences du filtre (13,23) considéré. 2. Dispositif d'aiguillage selon la revendication 1, dans lequel chaque filtre (13,23) comporte un circuit série de blocage (14,24). 3. Dispositif d'aiguillage selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel les filtres (13,23) sont du type Cauer-Chebyshev. 4. Dispositif d'aiguillage selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel ledit trans formateur d'impédance (12,22) est une ligne de transmission de longueur adaptée. 5. Dispositif d'aiguillage selon la revendication 4, dans lequel la ligne de transmission (12,22) a une impédance caractéristique égale à l'impédance présentée, du côté de ladite ligne de transmission (12,22), par le filtre raccordé (13,23). 6. Dispositif d'aiguillage selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel la ligne de trans mission (12,22) est une ligne microruban. 7. Dispositif d'aiguillage selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel la ligne de trans mission (12,22) est une ligne coaxiale. 8. Dispositif d'aiguillage selon l'une des revendications 1 à 7, comportant deux secondes voies (10,20).