[0001] La présente invention a trait à un additionneur-diviseur de puissance à large bande
pour circuit hyperfréquence réalisé en structure plane et notamment suivant la technique
du circuit imprimé sous forme de microruban. Elle concerne également un transformateur
d'impédance réalisé à partir de cet additionneur-diviseur.
[0002] La solution la plus couramment utilisée pour l'adaptation d'impédance est l'utilisation
de transformateurs dits quart d'onde, décrits notamment dans l'article "General synthesis
of quarterwave impedance transformers", H.J. Riblet, IRE Trans. MTT, janvier 1957,
pages 36 à 43, ou encore dans l'article "Design of stepped microstrip components"
de G. Kompa, paru aux pages 53 à 63 de la revue "The Radio and Electronic Engineer",
volume 48, N°l/2, janvier- février 1978 (voir spécialement la figure 13 de ce dernier
document). Ces dispositifs présentent cependant l'inconvénient de n'être adaptés que
pour une seule fréquence : en effet, les réflexions qui se produisent au niveau des
deux discontinuités ne se compensent plus lorsqu'on s'écarte de cette fréquence (elles
restent néanmoins acceptables .sur une bande d'une octave environ centrée sur cette
fréquence).
[0003] Une solution plus perfectionnée consiste en l'utilisation d'une ligne de transmission
de largeur non uniforme (appelée en anglais "taper"), équivalente à un transformateur
d'impédance composé d'un grand nombre de discontinuités de faibles dimensions, et
décrite par exemple dans l'article "Impedance matching by tapered transmission lines';
A.H. Hall, "The Microwave Journal", mars 1966, pages 1C9 à 114. On obtient avec un
tel dispositif une bande passante nettement supérieure et une distribution bien meilleure,
sinon optimale, des réflexions localisées, mais au prix d'une longueur totale supérieure.
[0004] Le but de l'invention est de proposer un additionneur-diviseur de puissance hyperfréquence
dans lequel le problème de l'adaptation d'impédance est résolu de façon satisfaisante
tout en conservant un encombrement réduit et en obtenant une bande de fréquences de
plusieurs octaves.
[0005] L'invention concerne à cet effet un additionneur-diviseur comprenant d'un côté une
première ligne de transmission conductrice traversée par la totalité du courant hyperfréquence,
de l'autre deux lignes de transmission conductrices en parallèle se répartissant ce
courant et, entre les deux, une zone conductrice de transition délimitée par deux
contours en arc de cercle tangents d'un côté à la première ligne, de l'autre aux deux
lignes en parallèle, et traversée transversalement aux directions de propagation du
courant par des fentes parallèles. Comme les extrémités de ces fentes sont à une distance
desdits contours inférieure à la largeur desdites deuxième et troisième lignes de
transmission, et que par ailleurs la distance entre les fentes reste notablement inférieure
à la longueur d'onde, les lignes de courant sont contraintes de rester à l'intérieur
d'une largeur limitée de ligne de transmission, ce qui évite des variations soudaines
d'impédance dans la zone de transition, génératrices de désadaptation.
[0006] Les particularités et avantages de l'invention apparaîtront maintenant de façon plus
détaillée dans la description qui suit, effectuée en référence aux dessins annexés
donnés à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels :
- la figure 1 montre un premier mode de réalisation d'un additionneur-diviseur de
puissance selon l'invention, et la figure 2 une variante de ce mode de réalisation
;
- la figure 3 montre un transformateur d'impédance réalisé à partir de l'additionneur-diviseur
de la figure 1.
[0007] L'additionneur-diviseur de puissance représenté sur la figure 1 est prévu pour équiper
un circuit hyperfréquence en structure plane, du type à microruban, et comprend une
première ligne de transmission conductrice 10, de largeur w, traversée par la totalité
du courant hyperfréquence, des deuxième et troisième lignes de transmission conductrices
20 et 30, ici de largeur w également, qui se répartissent de façon égale dans le cas
présent ce courant hyperfréquence, et, entre la ligne 10 et les deux lignes 20 et
30 une zone conductrice de transition 40, délimitée par deux contours 41 et 42 en
arc de cercle raccordés tangentiellement à la première ligne 10 et aux deuxième et
troisième lignes 20 et 30.
[0008] Cette zone 40 est traversée transversalement aux directions moyennes de propagation
du courant (indiquées sur la figure 1 par les deux flèches parallèles aux contours
41 et 42, dans le cas où le dispositif est un diviseur de puissance) par des fentes
parallèles en forme d'arc de cercle (elles pourraient aussi être rectilignes), dans
le cas représenté huit fentes 51 à 58, dont les extrémités sont situées à une distance
des contours 41 et 42 inférieure à la largeur des lignes de transmission. Cette structure
contraint les lignes de courant à rester à l'intérieur d'une bande conductrice de
largeur inférieure à celle des lignes 10 à 30 (la limite approximative de cette bande
de circulation du courant est représentée sur la figure 1 en traits interrompus),
ce qui évite des variations soudaines d'impédance pendant la traversée dela zone de
transition 40 et réalise donc une répartition progressive des réflexions le long du
dispositif. Une symétrie électrique plus complète du dispositif peut être obtenue
si l'on prévoit (voir la figure 2) une fente longitudinale 60 dans toute la zone de
transition 40, cette fente 60 traversant les fentes 51 à 58 perpendiculairement et
en leur milieu et étant destinée à isoler les deux lignes 20 et 30 (cette isolation
est utile surtout dans le cas d'un fonctionnement en additionneur et peut encore être
améliorée en recouvrant la fente 60 d'une couche d'absorption).
[0009] Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée à de tels exemples de réalisation,
à partir desquels des variantes peuvent être proposées sans pour cela sortir du cadre
de l'invention. On peut notamment utiliser l'additionneur-diviseur qui vient d'être
décrit pour la réalisation d'un tranformateur d'impédance adapté à large bande, obtenu,
comme le montre la figure 3, par le raccordement l'une à l'autre des deuxième et troisième
lignes de transmission conductrices 20 et 30. Par ailleurs, les éventuelles réflexions
résiduelles aux basses fréquences de la bande passante de l'additionneur-diviseur
ou du transformateur d'impédance peuvent être complètement éliminées par des tronçons
de ligne capacitifs 71 à 74 disposés transversalement à la ligne 10, à une distance
l'un de l'autre égale au quart de la longueur d'onde X
m associée à la fréquence maximale de la bande passante, et situés à une distance moyenne
de l'autre extrémité du dispositif (la frontière entre la zone 40 et les lignes 20
et 30) égale au quart de la longueur d'onde λ
M associée à la fréquence minimale de la bande passante.
1. Additionneur-diviseur de puissance à large bande pour circuit hyperfréquence réalisé
en structure plane et notamment suivant la technique du circuit imprimé sous forme
de microruban, caractérisé en ce qu'il comprend une première ligne de transmission
conductrice (10) destinée à être traversée par la totalité du courant hyperfréquence,
des deuxième et troisième lignes de transmission conductrices (20) et (30) se répartissant
ce courant hyperfréquence et une zone conductrice (40) dite de transition située entre
cette première et les deuxième et troisième lignes, cette zone étant délimitée par
deux contours (41) et (42) en arc de cercle, raccordés tangentiellement à la première
ligne d'une part et aux deuxième et troisième lignes d'autre part, et traversée transversalement
aux directions de propagation du courant par des fentes parallèles (51) à (58) dont
les extrémités sont situées à une distance desdits contours en arc de cercle inférieure
à la largeur des deuxième et troisième lignes de transmission.
2. Additionneur-diviseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fentes
parallèles (51) à (58) sont rectilignes.
3. Additionneur-diviseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fentes
parallèles (51) à (58) sont en forme d'arc de cercle.
4. Additionneur-diviseur selon l'une des revendications 2 'et 3, caractérisé en ce
qu'une fente longitudinale (60)--traverse toute la zone de transition (40), perpendiculairement
aux fentes parallèles (51) à (58) et sensiblement en leur milieu.
5. Additionneur-diviseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la fente
longitudinale (60) est recouverte d'une couche d'absorption.
6. Additionneur-diviseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en
ce qu'il comprend, à la frontière entre la première ligne de transmission (10) et
la zone de transition (40), des tronçons de ligne capacitifs (71) à (74) disposés
transversalement à cette première ligne, à une distance l'un de l'autre égale au quart
de la longueur d'onde associée à la fréquence maximale de la bande passante, et situés
à une distance moyenne de la frontière entre la zone de transition (40) et les deuxième
et troisième lignes (20) et (30) égale au quart de la longueur d'onde associée à la
fréquence minimale de la bande passante.
7. Application particulière de l'additionneur-diviseur selon l'une des revendications
précédentes à la réalisation d'un transformateur d'impédance caractérisé en ce que
celui-ci est obtenu par le raccordement l'une à l'autre des deuxième et troisième
lignes de transmission conductrices.