Brevet FR2735926A1 — publié le 19961227

La présente invention concerne un coupleur hybride pour des signaux hautes fréquences. Les coupleurs hybrides s'utilisent dans la techni- que des hautes fréquences pour découpler une partie de la puis- sance haute fréquence passant par une ligne, notamment pour des applications de mesure ou de régulation. Pour cela on utilise uniquement des lignes couplées entre elles, par exemple des li- gnes coaxiales, des lignes planaires ou des guides d'ondes. Une description détaillée de ces coupleurs hybrides, connus, se trouve par exemple dans le document Meinke - Gundlach, Taschen- buch der Hochfrequenztechnik, 4. édition Springer-Verlag 1986, notamment pages L27 à L35. Pour arriver à un couplage très largement indépen- dant de la fréquence dans la plage des fréquences concernées, il faut avoir une longueur électrique correspondant à un quart de la longueur d'onde. Même en raccourcissant la ligne par -, pour une fréquence de 80 MHz et un diélectrique ayant une constante diélectrique s = 5, il faut une longueur de 40 cm. De ce fait, les coupleurs hybrides deviennent relativement compli- qués à fabriquer et présentent par ailleurs un encombrement im- portant à l'état monté. La présente invention a pour but de créer un cou- pleur hybride de fabrication simple et peu coûteuse et de forme peu encombrante. Ce problème est résolu selon l'invention par un coupleur hybride caractérisé en ce que le couplage est assuré par des bobines et des condensateurs. Selon un développement avantageux de l'invention une première bobine reliée à un second tore et une troisième bobine reliée à un quatrième tore chaque fois par une bobine, ces bobines étant couplées magnétiquement l'une à l'autre. Il est notamment prévu dans ce cas que les tores sont reliés à la masse chaque fois par un condensateur, et en- tre le premier tore et le troisième tore ainsi que le second tore et le quatrième tore, il est prévu chaque fois un autre condensateur. Cette réalisation présente les caractéristiques d'un filtre passe-bas, ce qui offre en outre l'avantage que le coupleur hybride selon l'invention puisse alors servir d'élément du filtre passe-bas d'émission au niveau de l'antenne. Cela réduit de moitié l'encombrement supplémentaire en soi déjà faible du coupleur hybride selon l'invention. L'avantage du coût du coupleur hybride selon l'invention devient notamment significatif du fait que le cou- pleur hybride utilise des supports céramiques ayant une cons- tante diélectrique élevée, servant également pour les coupleurs hybrides à bande conductrice, connus, coûteux du fait de leur procédé de fabrication dans la mesure o les étroits chemins conducteurs pour des constantes diélectriques élevées, doivent résister à une densité de courant électrique élevée. Les modes de réalisation du coupleur hybride selon l'invention se distinguent principalement dans le détail de la disposition et de la structure des bobines. On peut ainsi pré- voir que les bobines comportent un noyau annulaire en une ma- tière ferromagnétique à faibles pertes ou encore que les bobines soient des bobines à air. Une possibilité particulièrement peu coûteuse pour la construction des bobines est caractérisée en ce que les bo- bines sont formées de chemins conducteurs sur une plaque de circuit imprimé, approprié, et de préférence les bobines sont constituées par des chemins conducteurs répartis dans plusieurs couches de circuits à plusieurs couches. Suivant le degré de couplage nécessaire entre les bobines, on peut juxtaposer les bobines, ou encore les chemins conducteurs des deux bobines peuvent être superposés sur plu- sieurs couches. Des exemples de réalisation de l'invention sont re- présentés dans les dessins annexés et seront décrits ci-après de manière plus détaillée. Ainsi: - la figure 1 montre un schéma d'un exemple de réa- lisation, - la figure 2 montre une première réalisation de l'exemple de la figure 1, le couplage entre les bobines étant assuré par un noyau annulaire, - la figure 3 montre une réalisation des bobines par des chemins conducteurs en quatre couches, - la figure 4 montre une autre réalisation des bo- bines par des chemins conducteurs en quatre couches et - la figure 5 montre une réalisation des bobines sous la forme de bobines à air. Les branchements formés par les tores du coupleur hybride portent les mêmes références 1, 2, 3, 4 dans les figu- res. La plaque de circuit imprimé elle-même n'est pas représen- tée aux figures 2 à 5. Selon l'exemple de réalisation de la figure 1, le tore 1 et le tore 2 sont reliés par une bobine 5; entre le tore 3 et le tore 4 il y a une seconde bobine 6. Chacun des to- res 1 à 4 est relié à la masse par un condensateur 7, 8, 9, 10. Un autre condensateur 11, 12 est prévu chaque fois entre les tores 1 et 3 et entre les tores 2 et 4. Dans le cas de l'exemple de réalisation représenté à la figure 2, les bobines 5, 6 sont couplées à l'aide d'un noyau annulaire 13 en une matière ferromagnétique à faibles pertes. Les bobines selon la figure 3 se composent chaque fois de quatre couches de chemins conducteurs formant chacune une spire. Les couches sont représentées dans le dessin les unes à côté des autres et non pas de manière superposée. Chaque fois une première spire 5.1, 6.1 des bobines 5, 5 se trouve dans une première couche et est reliée par un contact traver- sant 14, 15 à la seconde spire 5.2, 6.2; celle-ci est reliée par un troisième contact traversant 16, 17 à une spire 5.3 ou 6.3. Un dernier contact traversant 18, 19 conduit à la qua- trième spire 5.4, 6.4 qui se trouve dans la quatrième couche et est reliée au tore 2 ou 4. La disposition des bobines représentées à la figure 3 assure un couplage relativement faible entre les bobines 5, 6 et un champ dispersé relativement important. Dans la réalisa- tion de la figure 4 on a un couplage plus étroit entre les bo- bines car celles-ci se trouvent pratiquement sur la même surface. Chacune des bobines comporte deux spires 5.1', 5.4' ou 6.2' et 6.3'; comme pour l'exemple de réalisation de la figure 3, les chiffres derrière le point distinguent la couche respec- tive. La première spire 5.1' de la bobine 5 se trouve dans la première couche et relie le contact traversant, formant le tore 1, avec un contact traversant 20 auquel est relié, dans la qua- trième couche, la seconde spire 5.4' de la bobine 5. La bobine 6 est formée par deux spires 6.2' et 6.3' de la seconde et de la troisième couche elles-mêmes reliées par un contact traver- sant 21. Dans l'exemple de réalisation de la figure 5, les bobines 5", 6" sont des bobines à air qui sont placées sur une plaque de circuit imprimé portant les condensateurs et les branchements ainsi que les lignes de liaison. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Coupleur hybride pour signaux haute fréquence caractérisé par des condensateurs (7-12) et des bobines (5, 6) pour le cou- plage. 2 ) Coupleur hybride selon la revendication 1, comprenant qua- tre tores, caractérisé par une première bobine (1) reliée à un second tore (2) et une troisième bobine (3) reliée à un quatrième tore (4) chaque fois par une bobine (5, 6), ces bobines (5, 6) étant couplées magné- tiquement l'une à l'autre. 3 ) Coupleur hybride selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tores (1-4) sont reliés à la masse chaque fois par un con- densateur (7-10), et en ce qu' entre le premier tore (1) et le troisième tore (3) ainsi que le second tore (2) et le quatrième tore (4), il est prévu chaque fois un autre condensateur (11; 12). 4 ) Coupleur hybride selon l'une des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que les bobines (5, 6) sont montées sur un noyau annulaire (13) en une matière ferromagnétique à faibles pertes. 5 ) Coupleur hybride selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les bobines sont des bobines à air (5", 6"). 6 ) Coupleur hybride selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les bobines sont formées par des chemins conducteurs sur une plaque de circuit imprimé, approprié. 7 ) Coupleur hybride selon la revendication 6, caractérisé en ce que les bobines sont formées par des chemins conducteurs répartis dans plusieurs couches dans des circuits à plusieurs couches. 8 ) Coupleur hybride selon la revendication 7, caractérisé en ce que les bobines (5.1, 5.2, 5.3, 5.4; 6.1, 6.2, 6.3, 6.4) sont jux- taposées. 9 ) Coupleur hybride selon la revendication 7, caractérisé en ce que les chemins conducteurs des deux bobines (5.1', 5.4'; 6.2', 6.3') sont superposés suivant plusieurs couches. ) Coupleur hybride selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le couplage des bobines (5, 6) est augmenté par une matière ferromagnétique.