L'invention concerne un dispositif permettant de faire varier au moins une composante ou paramètre d'une onde électromagnétique.
Elle concerne, par exemple, un déphaseur à ferrite, ou encore un atténuateur d'ondes hyperfréquences.
Le frittage des grenats ou spinelles à des températures relativement basses, vers 1000°C, rend possible la réalisation de circuits multicouches en ferrite. Dans de telles structures, il est possible de métalliser des plans de masse et des lignes de façon à constituer des lignes hyperfréquence triplaque adaptées, faibles pertes et dont certains caractéristiques peuvent être liées à l'état magnétique du matériau ferrite.
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La présente invention met notamment en oeuvre une ligne triplaque qui se déploie à l'intérieur du volume du matériau afin d'obtenir une longueur suffisante grâce à laquelle il est possible de faire varier une composante de l'onde électromagnétique un déphasage spécifique peut être réalisable. Sous la désignation « ligne triplaque », ou entend une ligne qui se compose d'un ruban central placé entre deux plans de masse.
L'objet de l'invention concerne un dispositif permettant de faire varier un ou plusieurs paramètres d'une onde hyperfréquence.
L'invention offre notamment la possibilité de réaliser un déphaseur extrêmement intégré. Elle permet aussi d'obtenir un dispositif remplissant la fonction d'atténuateur et/ou la fonction de déphaseur dans un volume restrei nt.
D'autres caractéristiques et avantages du dispositif selon l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif et nullement limitatif annexé des figures qui représentent :
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Selon d'autres variantes de réalisation, on fera varier un ou plusieurs paramètres de l'onde, par exemple pour obtenir un effet d'atténuation de l'onde.
L'utilisation d'une ligne triplaque permet notamment la réalisation d'une multicouche par empilement des lignes triplaques les unes sur les autres. Il suffit de réaliser une interconnexion entre les lignes au moyen de trous métallisés qui relient les conducteurs centraux entre eux. En employant ce procédé, il est possible d'empiler plusieurs lignes triplaques les unes sur les autres et obtenir ainsi une longueur électrique significative disposée dans un circuit volumique. De même, sur une même couche de circuit, la ligne triplaque peut être enroulée de façon à maximiser sa longueur pour une surface de ferrite donnée.
La structure d'enroulement de la ligne triplaque peut être un enroulement en spirale, ou tout autre géométrie d'enroulement permettant de faire varier, par exemple, la phase, l'amplitude, ou tout autre paramètre de l'onde hyperfréquence.
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Un des éléments attractifs de cette structure est le caractère volumique du circuit qui peut être exploité pour servir de circuit de magnétisation basse fréquence. En effet, le ferrite qui sert de substrat à la ligne triplaque, peut également servir de ferrite basse fréquence pour le circuit de magnétisation. On peut également construire le circuit multicouche afin que le circuit basse fréquence ait la forme d'un tore magnétique fermé et ainsi le déphaseur, pourra fonctionner par une magnétisation du ferrite à la rémanence (déphaseur latché).
En métallisant la surface externe du circuit multicouche on réalise, par exemple, les spires du solénoïde qui constitue le circuit de magnétisation. La métallisation est réalisée en utilisant une technique connue de l'Homme du métier.
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Les spires de solénoïde de magnétisation s'enroulant autour d'un côté du circuit ainsi formé.
Selon ce mode de réalisation, le signal hyperfréquence se propage ainsi dans le volume du circuit au travers de la ligne triplaque.
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L'épaisseur d'une couche de ferrite est par exemple de 0.15 mm en standard (procédé de coffritage). Une ligne triplaque requiert par exemple 2 couches de ferrite ce qui fait une épaisseur de 0.33 mm avec la métallisation. Sur un substrat de 10mm par 10mm, on peut enrouler la ligne en plusieurs spires sur une longueur totale de 45mm. En bande S, cette longueur correspond au minimum à une longueur électrique de 2 longueurs d'onde. Ainsi on dispose d'une ligne de 2 λ, par couche de triplaque. On considère qu'il faut entre 5 et 10 λ, de longueur totale pour créer un déphasage de 360° (1 λ), par variation de la magnétisation. On obtient alors une structure de circuit multicouche ferrite qui contient 6 à 10 couches de ferrite, pour une épaisseur totale de 3.3 mm et une surface de 10mm par 10 mm.
Le courant de magnétisation à faire passer dans le solénoïde est estimé à quelques 100 mA, pendant un temps de l'ordre de la ms (5µs, soit 5.10-6 s), par une commutation de phase.
Les pertes hyperfréquences sont dépendantes notamment de la technologie mise en oeuvre, de l'épaisseur des couches de ferrite et de la largeur des conducteurs centraux et de la qualité de la magnétisation .
Dans cet exemple de réalisation de déphaseur, le ferrite a été utilisé pour constituer le tore de magnétisation basse fréquence du déphaseur.
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Dans cet exemple de mise en oeuvre, le ferrite est utilisé pour réaliser un autre type de magnétisation qui pourrait déplacer la résonnance gyromagnétique à proximité de la bande de fréquence et produire une atténuation commandable. Il devient possible de faire varier les pertes du circuit et de réaliser la fonction atténuateur. L'intérêt d'une telle structure consiste notamment dans le fait qu'une même structure de lignes hyperfréquences disposées dans le volume du multicouche ferrite peut être, selon la disposition du circuit métallique de magnétisation, utilisé comme un déphaseur ou comme un atténuateur.
Sur un même dispositif en intégrant 2 types de conducteurs différents pour le courant de magnétisation, il est possible d'actionner ces deux fonctions, déphasage et atténuation.
Le dispositif de la
Une telle structure présente notamment les avantages suivants. Dans des dimensions relativement modestes, il est possible d'obtenir les fonctions de déphaseur et d'atténuateur d'un module actif, avec des pertes bien inférieures à celles des déphaseurs ou atténuateurs de technologie MMIC. Un autre avantage de cette solution réside dans la relativement forte tenue en puissance de cette structure, que l'on estime à 10 W crêtes.
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