Brevet FR2969396A1 — publié le 20120622

CIRCUIT DIVISEUR DE PUISSANCE Le domaine de l'invention concerne les circuits diviseurs de 5 puissance de signaux hyperfréquence. Dans de nombreuses applications, il est nécessaire de prélever une partie du signal hyperfréquence afin de réaliser certaines opérations spécifiques sans perturber le signal principal. A titre d'exemple, ces 10 opérations peuvent être de la détection de niveau et des boucles à verrouillage de phase. Classiquement, un diviseur de puissance se compose de trois ports : un port d'entrée 1 et deux ports 2 et 3 de sortie. De nombreux circuits 15 diviseurs de puissance existent. Les figures 1 à 4 décrivent une série d'exemple de circuits diviseurs de l'état de la technique. La figure 1 représente un circuit diviseur de puissance de jonction en forme de T ou de Y. Ce circuit est une simple jonction en forme de T ou Y 20 réalisée en technologie planaire (micro-ruban, coplanaire, micro-fente). Ce circuit a pour inconvénient de permettre une division uniquement symétrique, c'est-à-dire que le rapport de puissance entre le premier port de sortie et l'entrée est le même que celui entre le second port de sortie et l'entrée. De plus, les ports ne sont pas adaptés en impédance. 25 La figure 2 représente un second circuit diviseur de puissance résistif en étoile ou triangle. Ce circuit comporte trois lignes ayant une impédance résistive Z0/3 disposée en étoile ou triangle. Ce circuit a pour inconvénient de permettre une division uniquement symétrique et des pertes 30 ohmiques importantes. La figure 3 représente une structure de base de circuit diviseur de type Wilkinson. Le schéma du diviseur de Wilkinson est un circuit faible bande et à division de puissance symétrique. Comme il est réalisé à partir 35 d'éléments distribués, sa structure n'est pas très compacte, plus particulièrement aux basses fréquences. Il est possible avec ce type de diviseur d'obtenir des structures de division de puissance asymétrique ou des structures large bande en multipliant les cellules À/4, mais ceci au détriment de l'encombrement. La figure 4 représente un circuit diviseur de puissance par lignes couplées. Ce type de circuit est aussi une structure à éléments distribués. Ce circuit présente les mêmes défauts et avantages que le diviseur de Wilkinson. 10 L'objectif de l'invention est de fournir un circuit diviseur de puissance qui soit à la fois compact, très large bande et qui permet d'obtenir une division de puissance asymétrique pour minimiser la perte de puissance sur la voie principale tout en restant parfaitement adapté. 15 Plus précisément, les caractéristiques de l'invention sont décrites par la figure 5. L'invention concerne un circuit diviseur de puissance d'un signal comprenant un port d'entrée 1, deux ports de sortie 2 et 3, et trois résistances ayant chacune deux extrémités et une valeur choisie r1, r2 et r3. 20 Les ports 1, 2 et 3 et les résistances R1, R2 et R3 sont agencées de sorte que : le port d'entrée 1 soit connecté à une première extrémité d'une première résistance R1, un premier port de sortie 2 soit connecté à une première extrémité d'une deuxième résistance R2, le second port de sortie 3 soit connecté à une première extrémité de la troisième résistance R3, et les secondes extrémités de la première, deuxième et troisième résistance RI, R2 et R3 soient interconnectées par un noeud. Selon l'invention, le circuit diviseur comporte en outre une quatrième résistance R4 ayant une valeur r4, et ayant une première extrémité connectée au deuxième port de sortie 3 et la seconde extrémité 35 reliée à une masse de référence. 25 30 Selon l'invention, la première résistance RI ayant une valeur r1 et la deuxième résistance R2 ayant une valeur r2 ont toutes deux une même valeur, r1 étant égale à r2, et la troisième résistance R3 a une valeur r3. Selon l'invention, lesdites valeurs de résistance r1, r2, r3 et r4 sont configurées de sorte que le rapport de puissance entre un port de sortie et le port d'entrée soit contrôlé à une valeur cible et que les ports d'entrée 1 et de sorties 2 et 3 soient adaptés en impédance sur des charges données. Avantageusement, le rapport de puissance entre le premier port de sortie 2 et le port d'entrée 1 est différent du rapport de puissance entre le second port de sortie 3 et le port d'entrée 1. Grâce à l'invention, le diviseur de puissance est à la fois compact, très large bande et permet d'obtenir une division de puissance asymétrique pour minimiser la perte de puissance sur la voie principale tout en restant parfaitement adapté. De plus, l'emploi d'éléments localisés permet d'obtenir à la fois une structure compacte et une très large bande de fréquence d'utilisation. Un choix judicieux des valeurs de résistances permet d'obtenir l'adaptation des trois ports tout en contrôlant l'atténuation entre le port d'entrée et les ports de sortie L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce à la figure 6 représentant un mode de réalisation particulier de l'invention permettant d'obtenir un circuit diviseur de puissance ayant une tension d'entrée Vin sur le port d'entrée 1 et une tension de sortie V2 sur le port 2 et une tension de sortie V3 sur le port 3. On désire réaliser un diviseur de puissance en considérant que les trois ports sont parfaitement adaptés sur des charges 50 ohms et en posant A égal à 2.V3/Vin, A étant égal au rapport des tensions entre le port 1 et le port 3 (l'atténuation de puissance en dB entre le port 1 et le port 3 est alors : A31 = 20.Log(A)). Le circuit diviseur de puissance est adapté sur le port d'entrée 1 avec une charge à 50 ohms et connecté à l'entrée avec la tension d'entrée Vin. Les ports de sorties 2 et 3 sont également adaptés en impédance sur des charges de 50 ohms. Chaque port 1, 2 et 3 est connecté à un même noeud au moyen de trois résistances ayant chacune deux extrémités et une valeur choisie. La première résistance RI connecte le port d'entrée 1 au noeud d'interconnexion avec une valeur égale à ri. La deuxième résistance R2 connecte le port d'entrée 2 au noeud d'interconnexion avec une valeur égale à r2. La troisième résistance R3 connecte le port d'entrée 3 au noeud d'interconnexion avec une valeur égale à r3. Une quatrième résistance R4 ayant une valeur choisie r4, possède 15 une première extrémité connectée au deuxième port de sortie 3 et la seconde extrémité connectée à la masse de référence. Pour obtenir un pont diviseur de puissance selon la division voulue sur le port de sortie 3, il faut que les valeurs des résistances RI à R4 soient 20 configurées de la façon suivante : r1 =r2= 50.A.(1-A) / (1 -A.(1-A)), r3 = X - A.(X+Y), r4 = 50 (Y+r3) / (Y+r3-50), avec X=( 502 - r12 ) / (2. r1) et Y= (50+r1) / 2 L'atténuation de puissance en dB entre le port 1 et le port 2 est alors : 30 A21 = 20.Log(X/(X+r1-50)) Cette invention permet, tout comme le ferait un coupleur de proximité de prélever une partie du signal du port 1 vers le port 3 sans atténuer de trop la transmission du signal du port 1 vers le port 2 25 35 Le circuit diviseur peut être réalisé au moyen de composants montés en surface (technologie CMS) en utilisant des résistances de taille 0402 ou 0603 suivant les tenues en puissances et les gammes de fréquences désirées ou en technologie de couches minces avec résistances 5 gravées pour des technologies micro-électronique. REVENDICATIONS1. Circuit diviseur de puissance d'un signal comprenant un port d'entrée (1), deux ports de sortie (2,3) et trois résistances (RI, R2, R3) ayant chacune deux extrémités et une valeur choisie, les ports et les résistances étant agencées de sorte que: le port d'entrée (1) soit connecté à une première extrémité d'une première résistance (RI), un premier port de sortie (2) soit connecté à une première extrémité d'une deuxième résistance (R2), le deuxième port de sortie (3) soit connecté à une première extrémité de la troisième résistance (R3), et les secondes extrémités de la première, deuxième et troisième résistance (R1, R2, R3) soient interconnectées par un noeud, le circuit diviseur étant caractérisé en ce que : il comporte en outre une quatrième résistance (R4) ayant une valeur choisie, et ayant une première extrémité connectée au deuxième port de sortie (3) et la seconde extrémité reliée à une masse de référence, et la première résistance (RI) et la deuxième résistance (R2) ont toutes deux une même valeur choisie et la troisième résistance (R3) a une valeur choisie, lesdites valeurs des résistances (R1-R4) étant configurées de sorte que le rapport de puissance entre un port de sortie et le port d'entrée soit contrôlé à une valeur cible et que les ports d'entrée (1) et sorties (2, 3) soient adaptés en impédance sur des charges données. 2. Circuit diviseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites valeurs des résistances (R1-R4) sont configurées de sorte que le rapport de puissance entre le premier port de sortie et le port d'entrée est différent du rapport de puissance entre le second port de sortie et le port d'entrée.