CA2194470A1 - Transformateur d'impedance a haute frequence - Google Patents
Transformateur d'impedance a haute frequenceInfo
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- CA2194470A1 CA2194470A1 CA002194470A CA2194470A CA2194470A1 CA 2194470 A1 CA2194470 A1 CA 2194470A1 CA 002194470 A CA002194470 A CA 002194470A CA 2194470 A CA2194470 A CA 2194470A CA 2194470 A1 CA2194470 A1 CA 2194470A1
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Abstract
La présente invention a pour objet un dispositif de couplage et d'adaptation pour la transmission de signaux haute fréquence ou hyperfréquence. Circuit de couplage et d'adaptation caractérisé en ce qu'il est principalement constitué d'une part, par deux portions de lignes (9, 10) présentant des parties (9', 10') disposées parallèlement et faiblement couplées entre elles, dont l'une (9), primaire, forme un court-circuit et est reliée au dispositif (6) à faible impédance de sortie et dont l'autre (10), secondaire, est reliée au dispositif (2; 7, 7') à très forte impédance d'entrée, d'autre part, par un plan de masse (11) disposé parallèlement à la portion de ligne secondaire (10), et, enfin, par un moyen (12) de déplacement relatif de la portion de ligne secondaire (9) par rapport au plan de masse (11) et/ou de variation de la longueur de la portion de ligne secondaire (10) située en regard dudit plan de masse (11).
Description
2 1 q 4 ~ 7 o PCT/FR95/00836 TRANSFORMATEUR D'IMPEDANCE A HAUTE FREQUENCE
La présente invention concerne le domaine de la transmission des signaux entre appareils ou circuits présentant des caractéristiques physiques et électriques différentes et nécessitant une adaptation, et a pour objet un circuit de couplage et d'adaptation destiné à relier entre eux un dispositif à faible impédance de sortie et un dispositif à tres forte impédance d'entrée, pour la transmission de signaux haute fréquence et hyperfréquence.
Bien que l'invention ne soit pas limitée dans ses applications à
des types spécifiques de dispositifs à relier, elle sera decrite ci-1() après plus particulièrement dans le cadre d'une mise en oeuvre enrapport avec une caméra à balayage de fente.
Les caméras à balayage de fente fonctionnant en balayage synchrone, également appelée "synchroscan", sont souvent utilisées pour observer des phénomènes lumineux récurrents qui se répètent 15 avec une fréquence constante fo de l'ordre d'une centaine de mégahertz (MHz).
Ce mode de fonctionnement est très intéressant car il présente différents avantages majeurs, à savoir que:
- la sensibilité de mesure est très élevee puisque la trace 2(1 lumineuse sur l'écran résulte de l'accumulation d'un grand nombre de traces élémentaires, - la tension V(t) appliquée aux plaques de déflexion du tube convertisseur d'images est sinusoïdale et, de ce fait, son élaboration est plus aisée que celle d'une rampe linéaire~
2~ - elle est relativement peu sensible aux fluctuations de phase du signal lumineux.
Le schéma fonctionnel d'une telle caméra 1 et de sa boucle de synchronisation 2 de son circuit de balayage 2' est reproduit sur la figure I des dessins annexés.
La présente invention concerne le domaine de la transmission des signaux entre appareils ou circuits présentant des caractéristiques physiques et électriques différentes et nécessitant une adaptation, et a pour objet un circuit de couplage et d'adaptation destiné à relier entre eux un dispositif à faible impédance de sortie et un dispositif à tres forte impédance d'entrée, pour la transmission de signaux haute fréquence et hyperfréquence.
Bien que l'invention ne soit pas limitée dans ses applications à
des types spécifiques de dispositifs à relier, elle sera decrite ci-1() après plus particulièrement dans le cadre d'une mise en oeuvre enrapport avec une caméra à balayage de fente.
Les caméras à balayage de fente fonctionnant en balayage synchrone, également appelée "synchroscan", sont souvent utilisées pour observer des phénomènes lumineux récurrents qui se répètent 15 avec une fréquence constante fo de l'ordre d'une centaine de mégahertz (MHz).
Ce mode de fonctionnement est très intéressant car il présente différents avantages majeurs, à savoir que:
- la sensibilité de mesure est très élevee puisque la trace 2(1 lumineuse sur l'écran résulte de l'accumulation d'un grand nombre de traces élémentaires, - la tension V(t) appliquée aux plaques de déflexion du tube convertisseur d'images est sinusoïdale et, de ce fait, son élaboration est plus aisée que celle d'une rampe linéaire~
2~ - elle est relativement peu sensible aux fluctuations de phase du signal lumineux.
Le schéma fonctionnel d'une telle caméra 1 et de sa boucle de synchronisation 2 de son circuit de balayage 2' est reproduit sur la figure I des dessins annexés.
3 PCTlFR9~i/00836 Unc partie du signal lumineux à analyser est convertie par une photodiode rapide 3 en une tension de période l/fo qui est mise en forme, puis multipiiée en fréquence par un circuit adapté 4 L'harmonique de rang n est ensuite isolé par un filtre passe-s bande 5, injecté dans un amplificateur de puissance 6 et, enfin, appliqué aux plaques de déflexion 7, 7' du circuit de balayage 2' par l'intermédiaire d'une unite d'adaptation 8, se présentant actuellement sous la forme d'un transformateur d'impédance sélectif dont le rôle est d'optimiser le transfert de puissance entre l'amplificateur 6 et le I() circuit de balayage 2'.
La différence de potentiel V(t) développée aux bornes des plaques de déflexion 7, 7' est donc de la forme:
V(t)= Vosin(2Jtnfot) avec n 2 1 Pour les sensibilités de déviation habituelles (< 300 V/cm) et pour une amplitude Vo assez elevée (~ I kV) on peut considérer que la déviation du faisceau électronique dans un champ de 1,5 cm de rayon est une fonction quasi-linéaire du temps.
Actuellement la résolution temporelle des caméras dites "synchroscan" est principalement déterminée par la résolution spatiale dynamique du tube (- 6011m) divisée par la vitesse de déflexion.
Cette dernière étant proportionnelle à la dérivée temporelle de la tension V(t), il est évident que l'on a intéret a optimiser le produit nVo 2s En général, I'amplitude Vo est réglée de manière à ce que la puissance dissipee dans le tube soit voisine du maximum autorisé (-5 W) Quant au paramètre n, il est souvent pris égal à l'unité (nfo ~
100 MHz) car la réalisation du transformateur d'adaptation 8 est plus simple: la résolution temporelle est alors d'environ 1,5 ps.
En pratique, la frequence de balayage est limitée supérieurement par la résonance du tube qui se situe habituellement entre 500 et 600 MHz. Il s'ensuit que sa valeur maximale correspond à: n = 5, valeur pour laquelle la resolution théorique est wo 96/02073 2 1 9 4 4 7 3 PcrlFRs5loo836 inférieure à 500 fs Or, dans ce domaine de fréquence, les transforn-ateurs de type magnétique employés à 100 MHZ sont inutilisables et ne peuvent etre adaptés au niveau de leur secondaire, du fait de I'inductance propre de ce dernier.
Le problème posé à la présente invention consiste, par consequent, à concevoir et à réaliser un circuit de couplage et d'adaptation, de structure simple, peu encombrant, permettant d'assurer la transmission de signaux haute fréquence et hyperfréquence (de quelques dizaines de MHz à quelques GHz) entre deux dispositifs non accordés et non adaptés, présentant des impédances très différentes, notamment entre un amplificateur ou générateur haute fréquence d'une boucle de synchronisation du balayage et le dispositif ou circuit de balayage intégré ou les plaques de déviation d'une caméra à balayage de fente fonctionnant en mode dit "synchroscan".
A cet effet, la présente invention a pour objet un circuit de couplage et d'adaptation destiné à relier entre eux un dispositif à
faible impédance de sortie et un dispositif à très forte impédance d'entrée, pour la transmission de signaux haute fréquence et 2() hyperfréquence, caracterisé en ce qu'ii est principalement constitué
d'une part, par deux portions de lignes présentant des parties disposées parallèlement et faiblement couplées entre elles, dont l'une, primaire, forme court-circuit et est reliée au dispositif à faible impédance de sortie et dont l'autre, secondaire, est reliée au 2~ dispositif à très forte impédance d'entrée, d'autre part, par un plan de masse disposé parallèlement à la portion de ligne secondaire et pouvant faire partie d'une enveloppe de blindage entourant ledit circuit de couplage et d'adaptation, et, enfin, par un moyen de déplacement relatif de la portion de ligne secondaire par rapport au 3(! plan de masse et/ou de variation de la longueur de la portion de ligne secondaire située en regard dudit plan de masse.
L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à
WO 96/02073 2 I t 4 4 7 (~ PCT/FRg5/00836 titre d'exemples non limitatifs, et expliqués aux dessins schématiques annexés, dans lesquels:
la figure I est une représentation schématique d'une caméra à
balayage de fente fonctionnant en mode dit "synchroscan" ensemble avec sa boucle de synchronisation du balayage, la figure 2 est une vue en perspective d'un circuit de couplage et d'adaptation selon l'invention, relié aux deux dispositifs à
accorder, et, la figure 3 est un schéma electrique équivalent de l'ensemble [dispositif à faible impédance de sortie (amplifcateur ou générateur HF) -circuit de couplage et d'adaptation- dispositif à très forte impédance d'entrée], représenté à la figure 2 Conformément à l'invention, et comme le montre notamment la figure 2 des dessins annexés, le circuit 8 de couplage et d'adaptation est principalement constitué d'une part, par deux portions de lignes 9, 10 présentant des parties 9', 10' disposées parallèlement et faiblement couplées entre elles, dont l'une 9, primaire, forme court-circuit et est reliée au dispositif 6 à faible impédance de sortie et dont l'autre 10, secondaire, est reliée au 2(1 dispositif 2; 7, 7' à très forte impédance d'entrée, d'autre part, par un plan de masse 11 disposé parallèlement à la portion de ligne secondaire 10 et pouvant faire partie d'une enveloppe de blindage électromagnétique 11' entourant ledit circuit 8 de couplage et d'adaptation, et, enfin, par un moyen 12 de déplacement relatif de 2~ la portion de ligne secondaire 9 par rapport au plan de masse 11 et/ou de variation de la longueur de la portion de ligne secondaire 10 située en regard dudit plan de masse I 1, entralnant une variation dans le même sens de l'impedance caractéristique Z2 de ladite portion de ligne secondaire 10, en association avec le plan de masse I l, et donc de son inductance L2, en vue de l'accord des inductances et capacités globales du secondaire.
Selon une première caractéristique de l'invention, le circuit 8 de couplage et d'adaptation comprend également des moyens 13, 13' WO 96/02073 2 1 q 4 4 7 0 PCT/FR95/00836 de deplacement relatif, en termes de distance d'espacement, de la portion de ligne primaire 9 par rapport à la portion de ligne secondaire 10 ou réciproquement, plus particulièrement de leurs ~ parties 9' et 10' respectives en regard, permettant ainsi de régler le s degre de couplage entre les deux portions de lignes 9 et 10 et donc le rapport de transformation k, entre primaire et secondaire, avec adaptation de la résistance de sortie RS du dispositif 6 avec le résistance d'entrée R'S + R'P du dispositif 7, 7', due aux pertes ohmiques et diélectriques.
Conformément à un mode de realisation préferé de l'invention, représenté aux figures 2 et 3 des dessins annexés, la portion de li~ne primaire 9 consiste en une ligne microruban ou microstrip à air dont la longueur et l'impédance caractéristique Z I sont suffisamment faibles pour que son inductance équivalente L I soit négligeable par rapport à la résistance de sortie RS du dispositif 6 à
faible impédance de sortie et la portion de ligne secondaire 10 est composée d'une ligne microruban à air et présente une impédance caractéristique Z2 suffisamment élevee pour que ladite portion de ligne secondaire 10 puisse être assimilée à une inductance pure L2 2(~ dont la valeur est donné par l'expression:
L2 = Z2 x l/c avec 1: longueur de la portion de ligne secondaire 10 en regard du plan de masse 11, et c: vitesse de la lumière 2~ Selon une autre caracteristique avantageuse de l'invention, il est prevu que, pour une valeur donnée de l'inductance L2 de la portion de ligne secondaire 10, la somme LG2 des valeurs des inductances du dispositif 7, 7' à tres forte impédance d'entrée, des fils de connexion 14, 14' et d'une éventuelle bobine de self-~ 3(, inductance d'appoint 15 est fixee de telle manière que (L2 + LG2)~ _ 1/CG2 x ~
où CG2 correspond à la capacité globale du dispositif 7, 7' à
très forte impédance d'entree, des fils de connexion 14, 14' et de la W096/02073 ~ ! 't 44 70 PCTIFR95/00836 portion de li~ne secondaire 10 et ~ correspond a ia pulsation ou fréquence an~ulaire des signaux transmis (Voir fi~ures 2 et 3) Afin de pouvoir fournir, au niveau du secondaire, des tensions de signes opposées (et de valeurs absolues identiques) et d'améliorer le taux de réjection du mode commun, le point milieu 16 de la portion de ligne secondaire l O, généralement confondu avec le point milieu de la partie l O', peut avantageusement être mis à la masse, par exemple par connexion au plan de masse 11.
L'accord au niveau du secondaire pourra être réalisé, par 1(~ exemple, soit par des organes de réglage de la lon~ueur de la portion de ligne secondaire l O située dans le bo1tier constitué par l'enveloppe de blindage l l', ces organes pouvant être disposes sur la face externe dudit boîtier et niveau de la sortie des lignes de connexion 14, 14' ou des extrémités de la portion de ligne secondaire 10 (traversant le boîtier blindé au niveau d'une zone 11"
réalisée en un matériau isolant), soit par un système de déplacement par translation dudit plan de masse 11 par rapport à la portion de ligne secondaire 10 selon une direction perpendiculaire a l'axe de la partie lO'..
2(~ Toutefois, selon une variante de réalisation simple et préférée de l'invention, et comme le montre la figure 2 des dessins annexés, le moyen 12 de deplacement relatif de la portion de ligne secondaire 10 par rapport au plan de masse I I consiste en un organe de déformation par flexion dudit plan de masse 11.
2~ Par ailleurs, en vue de l'ajustement de la distance entre les parties 9' et 10' en regard des portions de ligne 9 et 10, il peut etre prévu, comme le montre également la figure 2 des dessins annexés, que la portion de ligne primaire 9 soit montée sur un support 13 pouvant être déplace ou être incliné, par déformation par exemple, 3(, dans une direction perpendiculaire aux axes longitudinaux des parties 9' et 10' des portions de lignes primaire 9 et secondaire 10 parallèles entre elles, ce en actionnant un organe 13' de réglage de la position dudit support 13.
W096/02073 2 1 9 A 4 7 3 PcrlFRss/00836 Selon une autre caractéristique de l'invention, les or~anes 12 et 13' de déformation et de réglage de la position consistenl en des vis à faible pas, logees dans des supports isolants fixes 17, 17', pourvus chacun d'au moins un orifice fileté correspondant, les têtes 5 desdites vis étant avantageusement situées à l'extérieur de l'enveloppe de blindage 11' de manière à en faciliter l'accessibilité et le reglage manuel.
Bien que décrite ci-dessus dans le cadre général d'une liaison entre un dispositif 6 à faible impédance de sortie et un dispositif 7, 7' à très forte impédance d'entrée, le circuit 8 de couplage et d'adaptation selon l'invention est plus particulièrement destine à être intégré à une boucle de synchronisation du balayage 2 reliée aux plaques de déflexion 7, 7' ou au circuit de balayage d'une caméra I à
balayage de fente fonctionnant en mode de balayage synchrone, les 5 extrémités de la portion de ligne secondaire 10 étant reliées respectivement par l'intermédiaire de lignes de connexion 14, 14' à
l'une des deux plaques de déflexion 7 ou 7' de ladite caméra 1 (Figures 1 et 2).
Un exemple pratique de réalisation de l'invention, dans le 2() cadre d'une application telle que mentionnee ci-dessus, peut être décrit en se reportant aux figures 1, 2 et 3 des dessins annexés.
Comme le montrent ces figures, le circuit 8 de couplage et d'adaptation comporte un ajustage fn de l'accord de la capacité des plaques 7, 7' de deviation ou de déflexion (_ 4 pF) et un réglage de 2~ la transformation entre la résistance de sortie R'S (= 50 Q) de l'amplificateur 6 et la résistance d'entrée du circuit de deflexion correspondant sensiblement aux pertes R'S + R'P dans le tube.
Le circuit 8 est formé essentiellement de deux tronc. ons ou portions de lignes de type "microstrip" à air qui sont parallèles sur .~() une longueur d'environ 3 cm et faiblement couplées.
L'une 9 desdites lignes (dite primaire) est court-circuitée, son autre extrémité etant reliée au genérateur d'attaque (amplificateur 6) de résistance interne ou de sortie RS (= 50 Q).
wo 96/02073 ~ ! q 4 4 7 0 PcrlFRss/00836 La deuxième li~ne 10 (ou secondaire) est connectée à
l'ensemble de déflexion, notamment aux plaques 7, 7', et son point milieu 16 est mis à la masse de manière à augmenter le taux de réjection du mode commun. Ce decouplage du circuit de balayage 2' .s par rapport aux autres électrodes du tube de la caméra I est intéressant surtout lorsque l'une d'elle est pulsée.
Enfin, on peut noter que le plan de masse 11 fait partie intégrante d'un blindage électroma~nétique extérieur 11' qui évite les pertes par rayonnement (ce blindage n'est représenté que par des 1() traits interrompus sur la figure 2 pour ne pas compliquer le dessin).
L'impédance caractéristique Z I et la longueur de la ligne ~ primaire 9 sont assez faibles pour que son inductance équivalente Ll soit négligeable devant RS.
Au contraire, celle de la ligne secondaire 10 de longueur 1(~
li 4 cm), est élevée (Z2 ~ 100 Q) et dans ces conditions, ce tronçon ou cette portion secondaire équivaut pratiquement à une inductance L2 ajustable donnée par l'expression:
L2 = Z2 x l/c - I 5 nH
En agissant sur la vis 12 on fait varier la distance entre le 20 plan de masse 11 et la ligne secondaire 10: il en résulte une variation de meme sens de Z2 et, par suite, de L2.
Par ailleurs, la vis 13' permet de modifier la séparation des deux parties 9' et 10' en regard desdites portions 9 et 10 de lignes et donc le degré de couplage (faible) entre primaire et secondaire: on 2~ peut décrire cet effet par un transformateur abaisseur de tension parfait, de rapport k ajustable (- 0,1 ) L'ensemble amplificateur 6/circuit 8/circuit de déflexion (plaques 7, 7') équivaut au quadripôle représenté sur la figure 3.
Dans ce schéma, les résistances série R'S et parallèle R'P
30 caractérisent respectivement les pertes ohmiques et diélectriques dans le circuit de déflexion (plaques 7, 7'). LG2 désigne l'inductance globale qui intègre celle des fils ou lignes de connexion 14, 14' et, si nécessaire, celle d'une self d'appoint 15, elle est choisie telle que:
w096102073 2 ~ q 4~ 73 PcTlFR95loo836 (LG2 + L2)~ 1/CG2 x (1) On en déduit les conditions d'adaptation:
k2RS - R'S + I/R'P(CG2 x (!))2 CG2(L2 + LG2 + k2 x Ll) - CG2(LG2 + L2) = I
~, Ces deux equations montrent que:
- le circuit de balayage s'accorde f nement en ajustant l'inductance variable L2 (vis 12), - I'adaptation des résistances est obtenue en réglant le coefficient k et, donc, le couplage entre primaire et secondaire (vis 1 3').
Le circuit 8 de couplage et d'adaptation a donc été réalisé en faisant appel à des techniques propres aux circuits fonctionnant en hautes fréquences et en hyperfrequence, en particulier, en utilisant des lignes du type "microstrip" ou microruban faiblement couplées par champ électrique. Cette conception garantit un encombrement réduit et des pertes négligeables à condition de minimiser le rayonnement par un blindage extérieur 11'.
Par ailleurs, le choix judicieux des paramètres géométriques de la ligne secondaire 10 permet de diminuer suffisamment 2n I'inductance L2 pour que le tube convertisseur d'images de la caméra 2 puisse fonctionner à une fréquence très proche de sa résonance .
De plus, ce circuit, peu encombrant et très peu coûteus à
réaliser est muni de deux réglages simples et précis pour contrôler 2~ I'accord du circuit de déflexion et le rapport de transformation.
Bien entendu, I'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments, ou par substitution d'équivalents -~,() techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.
La différence de potentiel V(t) développée aux bornes des plaques de déflexion 7, 7' est donc de la forme:
V(t)= Vosin(2Jtnfot) avec n 2 1 Pour les sensibilités de déviation habituelles (< 300 V/cm) et pour une amplitude Vo assez elevée (~ I kV) on peut considérer que la déviation du faisceau électronique dans un champ de 1,5 cm de rayon est une fonction quasi-linéaire du temps.
Actuellement la résolution temporelle des caméras dites "synchroscan" est principalement déterminée par la résolution spatiale dynamique du tube (- 6011m) divisée par la vitesse de déflexion.
Cette dernière étant proportionnelle à la dérivée temporelle de la tension V(t), il est évident que l'on a intéret a optimiser le produit nVo 2s En général, I'amplitude Vo est réglée de manière à ce que la puissance dissipee dans le tube soit voisine du maximum autorisé (-5 W) Quant au paramètre n, il est souvent pris égal à l'unité (nfo ~
100 MHz) car la réalisation du transformateur d'adaptation 8 est plus simple: la résolution temporelle est alors d'environ 1,5 ps.
En pratique, la frequence de balayage est limitée supérieurement par la résonance du tube qui se situe habituellement entre 500 et 600 MHz. Il s'ensuit que sa valeur maximale correspond à: n = 5, valeur pour laquelle la resolution théorique est wo 96/02073 2 1 9 4 4 7 3 PcrlFRs5loo836 inférieure à 500 fs Or, dans ce domaine de fréquence, les transforn-ateurs de type magnétique employés à 100 MHZ sont inutilisables et ne peuvent etre adaptés au niveau de leur secondaire, du fait de I'inductance propre de ce dernier.
Le problème posé à la présente invention consiste, par consequent, à concevoir et à réaliser un circuit de couplage et d'adaptation, de structure simple, peu encombrant, permettant d'assurer la transmission de signaux haute fréquence et hyperfréquence (de quelques dizaines de MHz à quelques GHz) entre deux dispositifs non accordés et non adaptés, présentant des impédances très différentes, notamment entre un amplificateur ou générateur haute fréquence d'une boucle de synchronisation du balayage et le dispositif ou circuit de balayage intégré ou les plaques de déviation d'une caméra à balayage de fente fonctionnant en mode dit "synchroscan".
A cet effet, la présente invention a pour objet un circuit de couplage et d'adaptation destiné à relier entre eux un dispositif à
faible impédance de sortie et un dispositif à très forte impédance d'entrée, pour la transmission de signaux haute fréquence et 2() hyperfréquence, caracterisé en ce qu'ii est principalement constitué
d'une part, par deux portions de lignes présentant des parties disposées parallèlement et faiblement couplées entre elles, dont l'une, primaire, forme court-circuit et est reliée au dispositif à faible impédance de sortie et dont l'autre, secondaire, est reliée au 2~ dispositif à très forte impédance d'entrée, d'autre part, par un plan de masse disposé parallèlement à la portion de ligne secondaire et pouvant faire partie d'une enveloppe de blindage entourant ledit circuit de couplage et d'adaptation, et, enfin, par un moyen de déplacement relatif de la portion de ligne secondaire par rapport au 3(! plan de masse et/ou de variation de la longueur de la portion de ligne secondaire située en regard dudit plan de masse.
L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à
WO 96/02073 2 I t 4 4 7 (~ PCT/FRg5/00836 titre d'exemples non limitatifs, et expliqués aux dessins schématiques annexés, dans lesquels:
la figure I est une représentation schématique d'une caméra à
balayage de fente fonctionnant en mode dit "synchroscan" ensemble avec sa boucle de synchronisation du balayage, la figure 2 est une vue en perspective d'un circuit de couplage et d'adaptation selon l'invention, relié aux deux dispositifs à
accorder, et, la figure 3 est un schéma electrique équivalent de l'ensemble [dispositif à faible impédance de sortie (amplifcateur ou générateur HF) -circuit de couplage et d'adaptation- dispositif à très forte impédance d'entrée], représenté à la figure 2 Conformément à l'invention, et comme le montre notamment la figure 2 des dessins annexés, le circuit 8 de couplage et d'adaptation est principalement constitué d'une part, par deux portions de lignes 9, 10 présentant des parties 9', 10' disposées parallèlement et faiblement couplées entre elles, dont l'une 9, primaire, forme court-circuit et est reliée au dispositif 6 à faible impédance de sortie et dont l'autre 10, secondaire, est reliée au 2(1 dispositif 2; 7, 7' à très forte impédance d'entrée, d'autre part, par un plan de masse 11 disposé parallèlement à la portion de ligne secondaire 10 et pouvant faire partie d'une enveloppe de blindage électromagnétique 11' entourant ledit circuit 8 de couplage et d'adaptation, et, enfin, par un moyen 12 de déplacement relatif de 2~ la portion de ligne secondaire 9 par rapport au plan de masse 11 et/ou de variation de la longueur de la portion de ligne secondaire 10 située en regard dudit plan de masse I 1, entralnant une variation dans le même sens de l'impedance caractéristique Z2 de ladite portion de ligne secondaire 10, en association avec le plan de masse I l, et donc de son inductance L2, en vue de l'accord des inductances et capacités globales du secondaire.
Selon une première caractéristique de l'invention, le circuit 8 de couplage et d'adaptation comprend également des moyens 13, 13' WO 96/02073 2 1 q 4 4 7 0 PCT/FR95/00836 de deplacement relatif, en termes de distance d'espacement, de la portion de ligne primaire 9 par rapport à la portion de ligne secondaire 10 ou réciproquement, plus particulièrement de leurs ~ parties 9' et 10' respectives en regard, permettant ainsi de régler le s degre de couplage entre les deux portions de lignes 9 et 10 et donc le rapport de transformation k, entre primaire et secondaire, avec adaptation de la résistance de sortie RS du dispositif 6 avec le résistance d'entrée R'S + R'P du dispositif 7, 7', due aux pertes ohmiques et diélectriques.
Conformément à un mode de realisation préferé de l'invention, représenté aux figures 2 et 3 des dessins annexés, la portion de li~ne primaire 9 consiste en une ligne microruban ou microstrip à air dont la longueur et l'impédance caractéristique Z I sont suffisamment faibles pour que son inductance équivalente L I soit négligeable par rapport à la résistance de sortie RS du dispositif 6 à
faible impédance de sortie et la portion de ligne secondaire 10 est composée d'une ligne microruban à air et présente une impédance caractéristique Z2 suffisamment élevee pour que ladite portion de ligne secondaire 10 puisse être assimilée à une inductance pure L2 2(~ dont la valeur est donné par l'expression:
L2 = Z2 x l/c avec 1: longueur de la portion de ligne secondaire 10 en regard du plan de masse 11, et c: vitesse de la lumière 2~ Selon une autre caracteristique avantageuse de l'invention, il est prevu que, pour une valeur donnée de l'inductance L2 de la portion de ligne secondaire 10, la somme LG2 des valeurs des inductances du dispositif 7, 7' à tres forte impédance d'entrée, des fils de connexion 14, 14' et d'une éventuelle bobine de self-~ 3(, inductance d'appoint 15 est fixee de telle manière que (L2 + LG2)~ _ 1/CG2 x ~
où CG2 correspond à la capacité globale du dispositif 7, 7' à
très forte impédance d'entree, des fils de connexion 14, 14' et de la W096/02073 ~ ! 't 44 70 PCTIFR95/00836 portion de li~ne secondaire 10 et ~ correspond a ia pulsation ou fréquence an~ulaire des signaux transmis (Voir fi~ures 2 et 3) Afin de pouvoir fournir, au niveau du secondaire, des tensions de signes opposées (et de valeurs absolues identiques) et d'améliorer le taux de réjection du mode commun, le point milieu 16 de la portion de ligne secondaire l O, généralement confondu avec le point milieu de la partie l O', peut avantageusement être mis à la masse, par exemple par connexion au plan de masse 11.
L'accord au niveau du secondaire pourra être réalisé, par 1(~ exemple, soit par des organes de réglage de la lon~ueur de la portion de ligne secondaire l O située dans le bo1tier constitué par l'enveloppe de blindage l l', ces organes pouvant être disposes sur la face externe dudit boîtier et niveau de la sortie des lignes de connexion 14, 14' ou des extrémités de la portion de ligne secondaire 10 (traversant le boîtier blindé au niveau d'une zone 11"
réalisée en un matériau isolant), soit par un système de déplacement par translation dudit plan de masse 11 par rapport à la portion de ligne secondaire 10 selon une direction perpendiculaire a l'axe de la partie lO'..
2(~ Toutefois, selon une variante de réalisation simple et préférée de l'invention, et comme le montre la figure 2 des dessins annexés, le moyen 12 de deplacement relatif de la portion de ligne secondaire 10 par rapport au plan de masse I I consiste en un organe de déformation par flexion dudit plan de masse 11.
2~ Par ailleurs, en vue de l'ajustement de la distance entre les parties 9' et 10' en regard des portions de ligne 9 et 10, il peut etre prévu, comme le montre également la figure 2 des dessins annexés, que la portion de ligne primaire 9 soit montée sur un support 13 pouvant être déplace ou être incliné, par déformation par exemple, 3(, dans une direction perpendiculaire aux axes longitudinaux des parties 9' et 10' des portions de lignes primaire 9 et secondaire 10 parallèles entre elles, ce en actionnant un organe 13' de réglage de la position dudit support 13.
W096/02073 2 1 9 A 4 7 3 PcrlFRss/00836 Selon une autre caractéristique de l'invention, les or~anes 12 et 13' de déformation et de réglage de la position consistenl en des vis à faible pas, logees dans des supports isolants fixes 17, 17', pourvus chacun d'au moins un orifice fileté correspondant, les têtes 5 desdites vis étant avantageusement situées à l'extérieur de l'enveloppe de blindage 11' de manière à en faciliter l'accessibilité et le reglage manuel.
Bien que décrite ci-dessus dans le cadre général d'une liaison entre un dispositif 6 à faible impédance de sortie et un dispositif 7, 7' à très forte impédance d'entrée, le circuit 8 de couplage et d'adaptation selon l'invention est plus particulièrement destine à être intégré à une boucle de synchronisation du balayage 2 reliée aux plaques de déflexion 7, 7' ou au circuit de balayage d'une caméra I à
balayage de fente fonctionnant en mode de balayage synchrone, les 5 extrémités de la portion de ligne secondaire 10 étant reliées respectivement par l'intermédiaire de lignes de connexion 14, 14' à
l'une des deux plaques de déflexion 7 ou 7' de ladite caméra 1 (Figures 1 et 2).
Un exemple pratique de réalisation de l'invention, dans le 2() cadre d'une application telle que mentionnee ci-dessus, peut être décrit en se reportant aux figures 1, 2 et 3 des dessins annexés.
Comme le montrent ces figures, le circuit 8 de couplage et d'adaptation comporte un ajustage fn de l'accord de la capacité des plaques 7, 7' de deviation ou de déflexion (_ 4 pF) et un réglage de 2~ la transformation entre la résistance de sortie R'S (= 50 Q) de l'amplificateur 6 et la résistance d'entrée du circuit de deflexion correspondant sensiblement aux pertes R'S + R'P dans le tube.
Le circuit 8 est formé essentiellement de deux tronc. ons ou portions de lignes de type "microstrip" à air qui sont parallèles sur .~() une longueur d'environ 3 cm et faiblement couplées.
L'une 9 desdites lignes (dite primaire) est court-circuitée, son autre extrémité etant reliée au genérateur d'attaque (amplificateur 6) de résistance interne ou de sortie RS (= 50 Q).
wo 96/02073 ~ ! q 4 4 7 0 PcrlFRss/00836 La deuxième li~ne 10 (ou secondaire) est connectée à
l'ensemble de déflexion, notamment aux plaques 7, 7', et son point milieu 16 est mis à la masse de manière à augmenter le taux de réjection du mode commun. Ce decouplage du circuit de balayage 2' .s par rapport aux autres électrodes du tube de la caméra I est intéressant surtout lorsque l'une d'elle est pulsée.
Enfin, on peut noter que le plan de masse 11 fait partie intégrante d'un blindage électroma~nétique extérieur 11' qui évite les pertes par rayonnement (ce blindage n'est représenté que par des 1() traits interrompus sur la figure 2 pour ne pas compliquer le dessin).
L'impédance caractéristique Z I et la longueur de la ligne ~ primaire 9 sont assez faibles pour que son inductance équivalente Ll soit négligeable devant RS.
Au contraire, celle de la ligne secondaire 10 de longueur 1(~
li 4 cm), est élevée (Z2 ~ 100 Q) et dans ces conditions, ce tronçon ou cette portion secondaire équivaut pratiquement à une inductance L2 ajustable donnée par l'expression:
L2 = Z2 x l/c - I 5 nH
En agissant sur la vis 12 on fait varier la distance entre le 20 plan de masse 11 et la ligne secondaire 10: il en résulte une variation de meme sens de Z2 et, par suite, de L2.
Par ailleurs, la vis 13' permet de modifier la séparation des deux parties 9' et 10' en regard desdites portions 9 et 10 de lignes et donc le degré de couplage (faible) entre primaire et secondaire: on 2~ peut décrire cet effet par un transformateur abaisseur de tension parfait, de rapport k ajustable (- 0,1 ) L'ensemble amplificateur 6/circuit 8/circuit de déflexion (plaques 7, 7') équivaut au quadripôle représenté sur la figure 3.
Dans ce schéma, les résistances série R'S et parallèle R'P
30 caractérisent respectivement les pertes ohmiques et diélectriques dans le circuit de déflexion (plaques 7, 7'). LG2 désigne l'inductance globale qui intègre celle des fils ou lignes de connexion 14, 14' et, si nécessaire, celle d'une self d'appoint 15, elle est choisie telle que:
w096102073 2 ~ q 4~ 73 PcTlFR95loo836 (LG2 + L2)~ 1/CG2 x (1) On en déduit les conditions d'adaptation:
k2RS - R'S + I/R'P(CG2 x (!))2 CG2(L2 + LG2 + k2 x Ll) - CG2(LG2 + L2) = I
~, Ces deux equations montrent que:
- le circuit de balayage s'accorde f nement en ajustant l'inductance variable L2 (vis 12), - I'adaptation des résistances est obtenue en réglant le coefficient k et, donc, le couplage entre primaire et secondaire (vis 1 3').
Le circuit 8 de couplage et d'adaptation a donc été réalisé en faisant appel à des techniques propres aux circuits fonctionnant en hautes fréquences et en hyperfrequence, en particulier, en utilisant des lignes du type "microstrip" ou microruban faiblement couplées par champ électrique. Cette conception garantit un encombrement réduit et des pertes négligeables à condition de minimiser le rayonnement par un blindage extérieur 11'.
Par ailleurs, le choix judicieux des paramètres géométriques de la ligne secondaire 10 permet de diminuer suffisamment 2n I'inductance L2 pour que le tube convertisseur d'images de la caméra 2 puisse fonctionner à une fréquence très proche de sa résonance .
De plus, ce circuit, peu encombrant et très peu coûteus à
réaliser est muni de deux réglages simples et précis pour contrôler 2~ I'accord du circuit de déflexion et le rapport de transformation.
Bien entendu, I'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments, ou par substitution d'équivalents -~,() techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.
Claims (9)
1 Circuit de couplage et d'adaptation destiné à relier entre eux un dispositif a faible impédance de sortie et un dispositif à très forte impédance d'entrée pour la transmission de signaux haute fréquence et hyperfréquence, caractérisé en ce qu'il est principalement constitué d'une part, par deux portions de lignes (9, 10) présentant des parties (9', 10') disposées parallèlement et faiblement couplées entre elles, dont l'une (9), primaire, forme court-circuit et est reliée au dispositif (6) à faible impédance de sortie et dont l'autre (10), secondaire, est reliée au dispositif ( 2, 7, 7') à très forte impédance d'entrée, d'autre part, par un plan de masse ( 11 ) disposé parallèlement à la portion de ligne secondaire (10) et pouvant faire partie d'une enveloppe de blindage (11') entourant ledit circuit (8) de couplage et d'adaptation, et, enfin, par un moyen (12) de déplacement relatif de la portion de ligne secondaire (9) par rapport au plan de masse (11) et/ou de variation de la longueur de la portion de ligne secondaire (10) située en regard dudit plan de masse (11).
2 Circuit de couplage et d'adaptation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens (13, 13') de déplacement relatif, en termes de distance d'espacement, de la portion de ligne primaire (9) par rapport à la portion de ligne secondaire (10) ou réciproquement.
3 Circuit de couplage et d'adaptation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la portion de ligne primaire (9) consiste en une ligne microruban à air dont la longueur et l'impédance caractéristique (Z1) sont suffisamment faibles pour que son inductance équivalente (L1) soit négligeable par rapport à
la résistance de sortie (RS) du dispositif (6) à faible impédance de sortie et en ce que la portion de ligne secondaire (10) est composée d'une ligne microruban à air et présente une impédance caractéristique (Z2) suffisamment élevée pour que ladite portion de ligne secondaire (10) puisse être assimilée à une inductance pure (L2) dont la valeur est donnée par l'expression:
L2 = Z2 x 1/c avec 1: longueur de la portion de ligne secondaire (10) en regard du plan de masse (11), et c: vitesse de la lumière
la résistance de sortie (RS) du dispositif (6) à faible impédance de sortie et en ce que la portion de ligne secondaire (10) est composée d'une ligne microruban à air et présente une impédance caractéristique (Z2) suffisamment élevée pour que ladite portion de ligne secondaire (10) puisse être assimilée à une inductance pure (L2) dont la valeur est donnée par l'expression:
L2 = Z2 x 1/c avec 1: longueur de la portion de ligne secondaire (10) en regard du plan de masse (11), et c: vitesse de la lumière
4. Circuit de couplage de d'adaptation selon la revendication 3, caractérisé en ce que, pour une valeur donnée de l'inductance (L2) de la portion de ligne secondaire (10), la somme (LG2) des valeurs des inductances du dispositif (7, 7') à très forte impédance d'entrée, des fils de connexion (14, 14') et d'une éventuelle bobine de self-inductance d'appoint (15) est fixée de telle manière que:
(L2 + LG2).omega.~ 1/CG2 x .omega.
où CG2 correspond a la capacité globale du dispositif (7, 7') a très forte impédance d'entrée, des fils de connexion (14, 14') et de la portion de ligne secondaire (10) et .omega. correspond à la fréquence angulaire des signaux transmis.
(L2 + LG2).omega.~ 1/CG2 x .omega.
où CG2 correspond a la capacité globale du dispositif (7, 7') a très forte impédance d'entrée, des fils de connexion (14, 14') et de la portion de ligne secondaire (10) et .omega. correspond à la fréquence angulaire des signaux transmis.
5. Circuit de couplage et d'adaptation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le point milieu (16) de la portion de ligne secondaire (10) est mis à la masse.
6. Circuit de couplage et d'adaptation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moyen (12) de déplacement relatif de la portion de ligne secondaire (10) par rapport au plan de masse (11) consiste en un organe de déformation par flexion dudit plan de masse (11).
7. Circuit de couplage et d'adaptation selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la portion de ligne primaire (9) est montée sur un support (13) pouvant être déplacé ou être incliné, par déformation par exemple, dans une direction perpendiculaire aux axes longitudinaux des parties (9' et 10') des portions de lignes primaire (9) et secondaire (10) parallèles entre elles, ce en actionnant un organe (13') de réglage de la position dudit support (13).
8. Circuit de couplage et d'adaptation selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les organes (12 et 13') de déformation et de réglage de la position consistent en des vis à faible pas, logées dans des supports isolants fixes ( 17, 17'), pourvus chacun d'au moins un orifice fileté correspondant, les têtes desdites vis étant avantageusement situées a l'extérieur de l'enveloppe de blindage (11').
9. Circuit de couplage et d'adaptation selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'il est intégré à une boucle de synchronisation du balayage (2) reliée aux plaques de déflexion (7, 7') ou au circuit de balayage d'une caméra (1) à
balayage de fente fonctionnant en mode de balayage synchrone, les extrémités de la portion de ligne secondaire (10) étant reliées respectivement par l'intermédiaire de lignes de connexion (14, 14'), à l'une des deux plaques de déflexion (7 ou 7') de ladite caméra (1).
balayage de fente fonctionnant en mode de balayage synchrone, les extrémités de la portion de ligne secondaire (10) étant reliées respectivement par l'intermédiaire de lignes de connexion (14, 14'), à l'une des deux plaques de déflexion (7 ou 7') de ladite caméra (1).
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