Brevet FR2890258A1 — publié le 20070302

Dispositif et procédé pour amplifier des signaux RF impulsionnels La présente invention concerne un dispositif d'amplification de signaux impulsionnels. Elle est notamment utilisée pour amplifier des signaux radio-fréquences, RF, modulés en impulsion. Elle s'applique de manière générale dans toutes les chaînes d'émission radio-fréquence RF pulsées, par exemple dans le domaine des radars. Les solutions habituellement utilisées pour l'amplification de 10 puissance d'un signal RF impulsionnel utilisent par exemple: É Des transistors bipolaires classe C, base commune, avec alimentation émetteur en tension continue, É Des transistors LDMOS classe AB, source commune, à alimentation de drain continue et courant de drain contrôlé. La première solution offre une simplicité de mise en oeuvre et une consommation nulle en l'absence d'impulsions. Toutefois, elle présente un gain assez faible et un rendement moyen, ainsi qu'une déformation du pied de l'impulsion due à la pré-polarisation. La deuxième solution est plus complexe à mettre en oeuvre mais offre un gain élevé, un respect de l'intégrité de l'impulsion. Elle présente toutefois, une consommation résiduelle entre impulsions. Son gain varie avec la température. Le rendement de l'étage est diminué par la consommation inutile liée à la polarisation du transistor. Dans l'amplification IFF, la tension d'alimentation de grille est ajustée pour un courant de drain donné (courant de repos de polarisation). Elle n'est en outre présente que pendant la période d'émission pour annuler le courant de drain en dehors des périodes d'émission. Il est aussi connu des systèmes mettant en oeuvre l'asservissement du courant de drain de repos, système de polarisation automatique, tel que celui décrit dans le brevet US 6 573 796. Ce système n'est toutefois utilisable en mode pulsé que si les impulsions de courant de drain résultantes sont filtrées par le système de mesure du courant de drain. Les dispositifs de l'art antérieur présentent notamment certains inconvénients. Pour l'ampli IFF (abréviation de identification friend or foe), il y a une consommation résiduelle entre impulsions, le temps de mise en conduction du transistor obtenu avec une commande de tension grille pulsée est lente vis à vis du temps d'établissement d'une impulsion carrée (type radar ou IFF). Il faut donc anticiper la commande par rapport à l'impulsion RF à amplifier pour éviter de la déformer, ce qui laisse une durée pendant laquelle le transistor consomme. En ce qui concerne le système de polarisation automatique. Il ne peut être utilisé en l'état et présente comme inconvénient d'avoir une 15 consommation résiduelle entre impulsions (courant de repos). De manière générale, la consommation d'énergie entre les impulsions (échauffement augmenté, rendement diminué) est d'autant plus élevée que l'on cherche un gain maximal. L'étage ampli ainsi constitué ne participe pas à la diminution du 20 rayonnement résiduel entre impulsions. L'invention concerne un dispositif d'amplification de signaux RF impulsionnels comprenant un ou plusieurs transistors chacun comprenant un drain, une grille, une source caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif pour synchroniser l'alimentation du drain avec une impulsion RF. Le dispositif selon l'invention offre notamment les avantages suivants: É La consommation est quasiment nulle entre les impulsions, 30 l'alimentation du drain étant nulle ou quasi-nulle, É Entre les impulsions, l'étage ainsi constitué ajoute son isolation entrée-sortie à la profondeur de modulation du signal RF modulé entrant, ce qui concours à la diminution du rayonnement résiduel entre impulsions et permet d'utiliser en amont un modulateur moins performant, É La consommation sur le drain étant limitée à la stricte durée de l'impulsion RF à amplifier, il n'y a pas de risque à augmenter la tension de grille à sa valeur maximum. On peut donc travailler au maximum du gain sans augmenter inutilement l'échauffement du transistor. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit, d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif et nullement limitatif, annexée des figures qui représentent: É La figure 1 une architecture d'un dispositif d'amplification, et É La figure 2 un transistor LDMOS en régime impulsionnel en amplification RF de puissance. La figure 1 représente un exemple d'utilisation d'un transistor LDMOS en régime impulsionnel. Une source 1 émet des signaux radio fréquence RF vers un modulateur 2 ayant notamment pour fonction de transformer les signaux en impulsions. Les signaux RF impulsionnels sont ensuite transmis vers un amplificateur 3 selon l'invention. Un dispositif 4 a notamment pour fonction de contrôler le signal de commande de la modulation émise vers le modulateur 2 mais aussi de commander l'ouverture ou la fermeture du commutateur faible perte de l'amplificateur 3. Il reçoit la commande de synchronisation d'émission du signal modulé. La figure 2 représente un transistor LDMOS en régime impulsionnel en amplification RF de puissance. La grille G du transistor reçoit le signal modulé en fréquence et est alimentée par une alimentation de grille. Le drain D est relié à une alimentation DC au moyen d'un commutateur 10 faible perte. Le commutateur 10 est commandé au moyen du signal de synchronisation sync d'émission du signal modulé (figure 1). Le courant de drain n'est présent que lorsque le drain est alimenté. Un écrêteur bi-directionnel rapide de tension, 12, valeur comprise entre l'alimentation crête du drain et la tension de claquage drain source du transistor LDMOS, offre une protection efficace contre les surtensions inhérentes à ce type de fonctionnement. La capacité 11 permet un découplage RF. L'énergie instantanée nécessaire est fournie par une capacité réservoir 14 de forte valeur calculée en fonction du taux de charge de l'émetteur et faible résistance en série (choix technologique pour minimiser les pertes). Le commutateur faible perte est réalisé par exemple à partir de transistors MOSPOWER. Il est donc facilement réalisable et offre toutes les qualités de tenue au courant de drain crête élevé et de faibles pertes L'alimentation VG de la grille peut être: É Une tension continue variable de commande de gain, par exemple un ampli à gain variable, É Un signal de modulation pour un étage utilisé comme un modulateur, É La tension de grille est contrôlable en amplitude, ajustage du courant 25 de drain de repos, ajustage du gain RF de l'étage. Le procédé selon l'invention consiste notamment à commander l'ouverture et la fermeture du commutateur 10 en fonction du signal de synchronisation d'émission du signal impulsionnel. On commande par exemple l'alimentation du drain du transistor en fonction du signal émis. On peut aussi commander la tension de grille du transistor en appliquant une tension continue variable. Selon une variante de réalisation, on commande la tension de grille du transistor en appliquant un signal de modulation de forme donnée. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'amplification de signaux RF impulsionnels comprenant un ou plusieurs transistors chacun comprenant un drain, une grille, une source caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (4) pour synchroniser l'alimentation du drain avec une impulsion RF. 2 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'alimentation de la grille du transistor est une tension continue variable de commande de 10 gain. 3 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'alimentation de la grille du transistor est un signal de modulation ayant une forme donnée. 4 Procédé pour amplifier des signaux RF impulsionnels caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape où l'on commande l'alimentation du drain d'un transistor en fonction du signal émis. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'on commande la 20 tension de grille d'un transistor en appliquant une tension continue variable. 6 Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'on commande la tension de grille d'un transistor en appliquant un signal de modulation de forme donnée.