Brevet FR2763763A1 — publié le 19981127

ATTENUATEUR VARIABLE A COMMANDE ELECTRONIQUE La présente invention concerne un circuit d'atténuation variable de puissance dont l'atténuation est commandée électroniquement par une tension de commande. L'invention trouve son application tout particulièrement bien que non exclusivement dans la réalisation de dispositifs de réception pour faisceau hertzien. Les atténuateurs sont des circuits passifs couramment utilisés pour introduire une perte de puissance entre un circuit source et un circuit de charge. Ils ont pour but d'adapter le niveau de puissance reçu par le circuit de charge. Ils sont également parfois employés comme circuit adaptateur d'impédance. Les structures d'atténuateur les plus connues sont les structures en T, en it et en T ponté. Les structures en T et en it comportent trois impédances montées chacune sur une branche de la structure. La valeur de ces impédances va déterminer l'atténuation engendrée par la structure ainsi que son impédance caractéristique. La structure en T ponté, quant à elle, comprend quatre impédances. C'est une variante de la structure en T. Elle comprend en effet une impédance supplémentaire qui shunte les deux impédances des branches supérieures du T. Pour que l'atténuation produite par ce type de circuit soit variable électroniquement, il est classique d'utiliser des diodes PIN comme impédance variable. La variation de l'impédance d'une diode est obtenue par modification du courant continu qui la traverse. Pour obtenir une atténuation variable, la structure en T, en z ou en T ponté est donc complétée par un dispositif de polarisation destiné à régler le courant continu circulant dans les diodes de la structure. Un exemple de circuit d'atténuation variable connu est décrit à la figure 1. Cet exemple de réalisation est dérivé d'une structure en w. I1 comporte donc trois diodes, une diode D12 sur la branche série du It et deux diodes D10 et Dli sur les deux branches parallèles du =. Des résistances R10, Rîl et R12 sont prévues pour faire circuler un courant continu à travers les diodes D10 et Dli. L'anode de la diode D10 est donc connectée à une borne d'alimentation Vcc du circuit par l'intermédiaire de la résistance R10, sa cathode est reliée à l'anode de la diode Dli par l'intermédiaire de la résistance R11 et la cathode de la diode Dli est reliée à la masse à travers la résistance R12. La valeur du courant continu circulant dans les diodes D10 et Dli est donc fixée par ces trois résistances. Pour canaliser le courant continu dans le passage de courant R10, D10, Roll, Dli, R12, le circuit comporte des condensateurs de découplage. Un premier condensateur de découplage C10 est inséré entre l'entrée du circuit et l'anode de la diode D10; un second condensateur Cli est inséré entre la cathode de la diode D10 et la masse; un troisième condensateur C12 est inséré entre l'anode de la diode Dll et la masse; un quatrième condensateur C13 est inséré entre la cathode de la diode Dll et la sortie du circuit; enfin, un cinquième condensateur C14 est inséré entre l'entrée du circuit et l'anode de la diode D12. Pour commander électroniquement l'atténuation du circuit, une tension de commande Vc est appliquée sur une entrée de commande INc du circuit. Cette entrée de commande est reliée à l'anode de la diode D12 par l'intermédiaire d'une résistance R13 en série avec une bobine d'induction L10. La bobine d'induction L10 permet le découplage de l'entrée de commande INc avec le reste du circuit en mode alternatif. Pour améliorer ce découplage, un condensateur C15 est inséré entre la bobine et la masse. Ce circuit atténuateur fonctionne de la manière suivante: le courant continu circulant dans les diodes D10 et Dll et fixé par les résistances R10, Roll, R12, est choisi de manière à régler l'impédance des diodes D10 et D11 à la valeur voulue, et par voie de conséquence, à régler l'impédance caractéristique et l'atténuation maximale du circuit. La tension de commande Vc agit sur l'état de conduction de la diode D12. Tant que la tension sur l'anode de la diode D12 est inférieure à (R12*Vcc)/(R10+Rll+R12), la diode D12 est bloquée et l'atténuation A est maximale. Au-delà, la diode D12 est passante et l'atténuation diminue. Un exemple de courbe d'atténuation du circuit en fonction de'la tension de commande est illustré à la figure 2. Un tel circuit atténuateur se définit par différents paramètres: - son impédance caractéristique; - la taille de la plage dynamique de sa tension de commande; et - la position de cette plage. Dans l'exemple de la figure 2, pour une atténuation maximale du circuit de 12 décibels, la pente de la courbe est de -3 décibels par volt, la taille de la plage dynamique de la tension de commande Vc est de 4 volts et elle est centrée sur la valeur Vc = 5 volts. La taille et le point central de cette plage dynamique permettent de déterminer la position de cette dernière. Le principal inconvénient de ce type de circuit réside dans le réglage de ces différents paramètres. En effet, le système d'équations propres à ce circuit fait apparaître que ces paramètres sont corrélés entre eux. I1 s'ensuit qu'on ne pourra pas choisir la valeur de certains paramètres indépendamment des autres. Un autre inconvénient réside dans le fait que les résistances R10 et R12 employées pour fixer le courant continu dans les diodes D10 et Dli modifient le comportement en alternatif du circuit de base qui est la structure en z. Afin de limiter leurs effets en mode alternatif, elles sont généralement choisies dans une certaine gamme de valeurs. Cela va imposer une condition supplémentaire pour le réglage des paramètres du circuit. L'invention a pour but de pallier tout ou partie des inconvénients précités. Aussi, l'invention a pour objet un circuit d'atténuation variable de puissance dont l'atténuation est commandée électroniquement par une tension de commande, lequel circuit comporte des eléments résistifs parmi lesquels au moins deux éléments résistifs sont des diodes, et un dispositif de polarisation destiné à régler le courant continu traversant les diodes, caractérisé en ce que le dispositif de polarisation comporte des moyens pour régler indépendamment l'impédance caractéristique du circuit, la taille de la plage dynamique de la tension de commande, et la position de ladite plage dynamique. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le circuit d'atténuation variable comporte deux résistances montées en série entre une entrée de signal et une sortie du circuit, une première diode montée en parallèle avec lesdites résistances et connectée entre l'entrée de signal et la sortie du circuit, et une seconde diode connectée entre le point milieu des deux résistances et la masse, et le dispositif de polarisation comporte une paire différentielle dont une première branche est reliée à la cathode de la première diode et dont une seconde branche est reliée à la cathode de la seconde diode, l'anode de ladite première diode étant reliée à une borne d'alimentation continue, ladite paire différentielle étant alimentée par une source de courant variable pour régler l'impédance caractéristique du circuit atténuateur et recevant sur une première entrée une tension de référence destinée à positionner la plage dynamique de la tension de commande du circuit et sur une seconde entrée la tension de commande par l'intermédiaire d'un premier pont de résistances ajustable, lequel premier pont de résistances est destiné à régler la taille de la plage dynamique de la tension de commande. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1, déjà décrite, représentent le schéma d'un circuit d'atténuation variable connu; - la figure 2, déjà décrite, représente une courbe de l'atténuation d'un circuit atténuateur variable en fonction de sa tension de commande; et - la figure 3 est un schéma d'un circuit atténuateur variable selon l'invention; Le circuit de la figure 3 comporte tout d'abord une entrée de signal IN, une sortie de signal OUT et une entrée de commande INc sur laquelle est appliquée la tension de commande Vc. La structure de base de ce circuit est une structure en T ponté composée de deux résistances R20 et R21 montées en série entre l'entrée et la sortie de signal du circuit, d'une diode D20 montée en parallèle avec lesdites résistances et d'une diode D21 connectée entre le point milieu des résistances et la masse. Pour imposer un courant continu dans les diodes D20 et D21, le circuit est complété par un dispositif de polarisation. Ce circuit de polarisation comprend une paire différentielle constituée des transistors bipolaires T20 et T21. Le collecteur du transistor T20 est relié à la cathode de la diode D21 tandis que le collecteur du transistor T21 est relié à la cathode de la diode D20 par l'intermédiaire d'une bobine d'induction L21. Les deux branches de la paire différentielle sont alimentées en tension par une source de tension Vcc qui est connectée à l'anode de la diode D20 par l'intermédiaire d'une bobine d'induction L20. Les bobines L20 et L21 ont pour rôle de couper le signal alternatif. Le circuit comporte également des condensateurs de découplage pour canaliser le courant continu imposé par la paire différentielle. A cet effet, un condensateur de découplage C20 est inséré entre l'entrée de signal IN et l'anode de la diode D20; un condensateur C21 est inséré entre la cathode de la diode D21 et la masse; un condensateur C22 est inséré entre la résistance R21 et la sortie de signal OUT; un condensateur C23 est inséré entre l'anode de la diode D20 et la résistance R21; enfin, un condensateur C24 est inséré entre la bobine d'induction L21 et la masse. La paire différentielle est alimentée en courant par une source de courant variable SC. Des résistances de dégénérescence R27 et R28 sont prévues sur les émetteurs des transistors T20 .et T21 pour mieux contrôler la proportion de courant circulant dans chacune des branches. Ainsi, si ces deux résistances sont égales et si on applique une tension identique sur les bases des transistors T20 et T21, les deux branches de la paire différentielle sont parcourues par un courant identique. Comme le courant continu circulant dans les diodes D20 et D21 fixe la résistance dynamique de ces deux diodes, la source de courant variable permet donc de régler l'impédance caractéristique du circuit. Dans l'exemple de la figure 3, la source de courant variable SC comporte un transistor T23 dont le collecteur est relié au point milieu des résistances de dégénérescence R27 et R28, dont l'émetteur est connecté à la masse par l'intermédiaire d'une résistance variable R24 destinée à faire varier la valeur du courant délivré par la source, et dont la base est connectée au point milieu d'un pont de résistances R25, R26 connecté entre la borne d'alimentation Vcc du circuit et la masse. Une tension de référence Vref est appliquée sur une entrée El de paire différentielle. Cette entrée est connectée à la base du transistor T20. Cette tension va permettre de régler la position de la dynamique de la tension de commande. En effet, plus la tension de référence Vref est élevée, plus la tension appliquée sur l'autre entrée E2 de la paire différentielle devra être élevée. Comme la tension appliquée sur l'entrée E2 est une fraction de la tension de commande Vc, on comprend aisément que cette tension doit être plus élevée pour obtenir une atténuation identique. Enfin, la tension de commande Vc est appliquée sur la base du transistor T21, qui constitue l'entrée E2, par l'intermédiaire d'un pont de résistances ajustable. Ce pont de résistances est constitué d'une résistance variable R22 montée en série avec une résistance fixe R23, le tout étant connecté entre la tension de référence Vref et la tension de commande Vc. Le point milieu du pont de résistances est connecté à la base du transistor T21. La valeur de la résistance R22 va agir sur la pente de la courbe d'atténuation et, par conséquent, va agir sur la taille de la plage dynamique de la tension de commande Vc. Le réglage de l'atténuateur de l'invention s'effectue de la manière suivante: on règle tout d'abord l'impédance caractéristique du circuit au moyen de la source de courant variable. On règle ensuite la position de la dynamique de la tension de commande Vc en choisissant la valeur de tension Vref. Enfin, on règle la pente de la courbe d'atténuation au moyen de la résistance R22. REVENDICATIONS 1 - Circuit d'atténuation variable de puissance dont l'atténuation est commandée électroniquement par une tension de commande (Vc), lequel circuit comporte des éléments résistifs (R20, R21, D20, D21) parmi lesquels au moins deux éléments résistifs sont des diodes (D20, D21), et un dispositif de polarisation destiné à régler le courant continu traversant les diodes, caractérisé en ce que le dispositif de polarisation comporte des moyens pour régler indépendamment l'impédance caractéristique du circuit, la taille de la plage dynamique de la tension de commande (Vc), et la position de ladite plage dynamique. 2 - Circuit d'atténuation variable selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux résistances (R20, R21) montées en série entre l'entrée de signal (IN) et la sortie (OUT) du circuit, une première diode (D20) montée en parallèle avec lesdites résistances (R20, R21) et connectée entre l'entrée de signal (IN) et la sortie (OUT) du circuit, et une seconde diode (D21) connectée entre le point milieu des deux résistances et la masse, et en ce que le dispositif de polarisation consiste en une paire différentielle (T20, T21) dont une première branche est reliée à la cathode de la première diode (D20) et dont une seconde branche est reliée à la cathode de la seconde diode (D21), l'anode de ladite première diode (D20) étant reliée à une borne d'alimentation continue (Vcc), ladite paire différentielle (T20, T21) étant alimentée par une source de courant variable (SC) pour régler l'impédance caractéristique du circuit atténuateur et recevant sur une première entrée (El) une tension de référence (Vref) destinée à positionner la plage dynamique de la tension de commande du circuit et sur une seconde entrée (E2) la tension de . commande (Vc) par l'intermédiaire d'un premier pont de résistances ajustable (R22, R23), lequel premier pont de résistances est destiné à régler la taille de la plage dynamique de la tension de commande (Vc). 3 - Circuit d'atténuation variable selon la revendication 2, caractérisé en ce que des résistances de dégénérescence (R27, R28) sont connectées entre la source de courant variable et les émetteurs des transistors (T20, T21) formant la paire différentielle. 4 - Circuit d'atténuation variable selon la revendication 3, caractérisé en ce que la source de courant variable (SC) comporte un transistor (T23) dont le collecteur est relié au point milieu des résistances de dégénérescence (R27, R28), dont l'émetteur est connecté à la masse par l'intermédiaire d'une première résistance variable (R24) destinée à faire varier la valeur du courant de la source, et dont la base est connectée au point milieu d'un second pont de résistances (R25, R26) connecté entre la borne d'alimentation (Vcc) du circuit et la masse. 5 - Circuit d'atténuation variable selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le premier pont de résistances ajustable est constitué d'une seconde résistance variable (R22) montée en série avec une troisième résistance fixe (R23), le tout étant connecté entre la tension de référence (Vref) et la tension de commande (Vc) et le point milieu dudit pont de résistances étant connecté à la deuxième entrée (E2) de la paire différentielle.