EP2337148A1 - Coupleur électrique et appareil de communication comportant un tel coupleur électrique. - Google Patents

Coupleur électrique et appareil de communication comportant un tel coupleur électrique. Download PDF

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Publication number
EP2337148A1
EP2337148A1 EP10194280A EP10194280A EP2337148A1 EP 2337148 A1 EP2337148 A1 EP 2337148A1 EP 10194280 A EP10194280 A EP 10194280A EP 10194280 A EP10194280 A EP 10194280A EP 2337148 A1 EP2337148 A1 EP 2337148A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
outputs
transmission means
coupled
wavelength
input
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10194280A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Sébastien Pruvost
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STMicroelectronics SA
Original Assignee
STMicroelectronics SA
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Filing date
Publication date
Application filed by STMicroelectronics SA filed Critical STMicroelectronics SA
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/19—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port of the junction type
    • H01P5/22—Hybrid ring junctions
    • H01P5/225—180° reversed phase hybrid rings

Definitions

  • the invention relates in particular to electrical couplers, in particular communication devices comprising such an electrical coupler.
  • the electrical couplers are components having three ports or ports, namely an input and two outputs, in which a signal applied to the input sees its power divided by two and restored to the two outputs.
  • an electrical coupler may also comprise two inputs and an output, in which case the powers of the two input signals are combined at the output of the coupler.
  • the hybrid coupler whose accesses are configured in such a way that the output signals are quadrature with respect to their phase relation, that is to say that the two output signals are mutually out of phase with each other, can be mentioned. 90 °.
  • an electrical coupler for providing at least two pairs of output signals, the two output signals of a pair being signals in phase opposition or substantially out of phase (to take account of technological inaccuracies embodiment), and thus forming a differential output signal, the two differential signals each having substantially the same power, and being further out of phase with each other.
  • a device comprising a first input configured to receive a first input signal of a given wavelength, a plurality of distinct pairs of outputs, the two outputs of each pair of outputs being configured to output a signal of differential output, and an electrically conductive transmission means forming a closed circuit and coupled between the first input and the outputs.
  • At least one length of the portion of the transmission means coupled between two outputs of a pair of outputs is substantially equal to an even multiple of a quarter of said wavelength, the lengths of the portions of the transmission means which couple two homologous outputs of two pairs of outputs being substantially equal (to take account of technological inaccuracies of realization), and at least a length of the portion of the transmission means coupled between the first input and the output closest to said first input is substantially equal to a quarter of said wavelength.
  • a single electrical coupler capable of delivering at least two differential output signals out of phase with each other.
  • the device comprises only two distinct pairs of outputs.
  • the coupler thus provides two mutually out of phase differential signals.
  • the device may further comprise a second input configured to receive a second input signal in phase opposition with the first input signal, and coupled to the transmission means such that at least one length of the portion the transmission means coupled between the two inputs is substantially equal to an even multiple of a quarter of said wavelength.
  • This pair of inputs makes it possible to provide a differential input signal to the coupler and thus increase the power of the differential output signals.
  • the lengths of the portions of the transmission means coupled between two homologous outputs of two pairs of outputs are substantially equal to a quarter of said wavelength.
  • a coupler which delivers two differential output signals, i.e. mutually in phase opposition or substantially in phase opposition, and wherein the differential signals are in quadrature with respect to their phase relationship.
  • This coupler which delivers two differential signals in quadrature phase is particularly suitable for use in a signal processing chain integrated in a wireless communication device.
  • this coupler may be coupled between a phase-locked loop (PLL) and two mixers of such a processing chain so as to perform, for example, frequency transpositions on the I and Q channels which are in phase quadrature. .
  • PLL phase-locked loop
  • the device may comprise at least one resistive load coupled to the transmission means such that the length of the portion of the means of transmission coupled between at least one output and said load is substantially equal to a quarter of said wavelength.
  • This resistive load makes it possible to absorb harmful signals corresponding to the reflections of input and output signals that appear within the transmission means. Indeed, the inaccuracy of the lengths of the portions of the transmission means generates reflection signals in the transmission means which disturb the output signals and also the input signals.
  • this resistive load makes it possible to ensure improved operation of the coupler regardless of the impedance variations of the outputs, or the different lengths of the transmission means.
  • the device can be realized in integrated form within an integrated circuit.
  • the transmission means comprises metal tracks extending over at least one metallization level of the integrated circuit.
  • a wireless communication apparatus comprising a device as defined above.
  • the electrical coupler 1 comprises a first input 2 configured to receive a first input signal S1 of given wavelength ⁇ .
  • the coupler 1 further comprises a plurality of output pairs, the outputs of each pair of outputs being configured to respectively output two output signals forming a differential signal.
  • the electrical coupler 1 also comprises an electrically conductive transmission means 3 coupled between the first input 2 and the outputs of each pair of outputs.
  • This transmission means 3 for example a metal line, forms a closed circuit thus making it possible to establish a stationary regime for the signals that travel through the entire closed circuit 3.
  • the coupler 1 may further comprise a second input 4 coupled to the transmission means 3 and configured to receive a second input signal S2.
  • the two input signals S1 and S2 are in phase opposition and form a differential input signal.
  • This second input 4 makes it possible, for example, to add a second signal in the transmission means 3 in order to increase the power of the output signals.
  • the second input 4 is configured to receive a second input signal having a wavelength different from that of the first input signal S1.
  • the second input signal has a power different from or equal to that of the first input signal.
  • the coupler 1 may also comprise at least one resistive load 5 in order to absorb the reflections of the input and output signals in the transmission means 3.
  • the length of the portion of the transmission means 3 coupled between the first input 2 and the output closest to said first input 2 is substantially equal to a quarter of the given wavelength ⁇
  • the lengths of the portions of the transmission means 3 which couple two homologous outputs 61,71 of two pairs of outputs 6,7 are substantially equal. So, a steady state is established in the transmission means 3 and the coupler can deliver a plurality of differential signals.
  • the general principle of the electrical coupler is that when a signal travels a portion length of the transmission means 3 substantially equal to a multiple of a quarter of the wavelength of the input signal, this signal is out of phase by an angle ⁇ substantially equal to a multiple of 90 ° with respect to the phase of the input signal.
  • the transmission means 3 form a closed circuit for a steady state to be established within the circuit.
  • This stationary regime implies that when two outputs of a pair of outputs are coupled by a portion length of the transmission means 3 substantially equal to an even multiple of a quarter of the wavelength of the input signal, these output signals are out of phase with each other by an angle ⁇ substantially equal to a multiple of 180 °, it is said that these signals are in phase opposition.
  • These two output signals form a differential output signal.
  • the coupler 1 comprises two output pairs 6,7 formed respectively of the two outputs 61,62 and 71,72.
  • the lengths of the portions of the transmission means 3 coupled between the two outputs 61,62 of the first pair 6 of outputs are substantially equal to the given wavelength ⁇ .
  • the length of the portion of the transmission means 3 coupled between the second output 62 of the first pair 6 and the first input S1 is equal to three quarters of the wavelength.
  • the length of the portion of the transmission means 3 coupled between the two outputs 71,72 of the second pair 7 of outputs is substantially equal to half the given wavelength ⁇ .
  • the output signals S71, S72 respectively delivered by the outputs 71, 72 of the second pair 7 of outputs are also in phase opposition and form a second differential output signal.
  • the length of the portion of the transmission means 3 coupled between the homologous outputs 61,71 of the two output pairs 6,7 is substantially equal to one quarter of the wavelength ⁇ .
  • the differential output signals delivered by the output pairs 6, 7 are in phase quadrature.
  • the resistive load 5 is coupled to the first input 2, by a portion length of the transmission means substantially equal to three quarters of the wavelength ⁇ , and is located between the two outputs 71,72 of the second pair 7 outings.
  • the second input 4 is also coupled to the first input 2, by a portion length of the transmission means substantially equal to half the wavelength ⁇ , and is located between the first input 2 and the output 62 the most away from the first input 2 belonging to the first pair 6 outputs.
  • the coupler may or may not include this second input 4 which is optional.
  • FIG. 2 On the figure 2 a second embodiment of an electric coupler 1 is shown diagrammatically, in which some reference signs described in FIG. figure 1 .
  • the coupler 1 makes it possible to deliver two differential output signals which are mutually in phase. These two differential output signals are delivered respectively by the two output pairs 6.7.
  • the length of the portion of the transmission means 3 coupled between the two outputs 61,62 of the first pair of outputs 6 is substantially equal to half of the given wavelength ⁇ .
  • the length of the portion of the transmission means 3 coupled between the two outputs 71,72 of the second pair 7 of outputs is substantially equal to half the given wavelength ⁇ .
  • the length of the portion of the transmission means 3 coupled between the homologous outputs 61,71 of the two output pairs 6,7 is substantially equal to the given wavelength ⁇ .
  • the resistive load 5 is coupled to the first input 2 by a portion length of the transmission means 3 substantially equal to half the wavelength ⁇ , and is situated between the two outputs 61, 62 of the first pair 6 of outputs.
  • a second resistive load 8 is also coupled to the first input 2, by a portion length of the transmission means 3 substantially equal to half the wavelength ⁇ , and is situated between the two outputs 71, 72 of the second pair 7 outlets.
  • the second input 4 is, in turn, coupled to the first input 2, by a portion length of the transmission means substantially equal to the wavelength ⁇ .
  • FIG. 3 a third embodiment of an electrical coupler 1 is shown diagrammatically, in which some reference signs described in FIG. figure 1 .
  • This third embodiment is a variant of the first embodiment.
  • the coupler 1 makes it possible to provide two differential output signals, which are respectively delivered by the two pairs 6, 7 of outputs, and which are phase-shifted between them by an angle ⁇ which is between 0 ° and 360 °.
  • the lengths of the portions of the transmission means 3 which couple the respective outputs of each pair of outputs are constant and are substantially equal to an even multiple of a quarter of the wavelength ⁇ .
  • the output signals within a pair of outputs are always out of phase.
  • This variation in length is effected so that the length of the portion of the transmission means 3 which couples the first two homologous outputs 62,72 of the two pairs 6,7 is equal to the length of the portion of the transmission means 3 which couples the two second homologous outputs 62,72 of the two pairs 6,7.
  • the lengths of the portions of the transmission means 3 which respectively couple the first and second homologous outputs 61, 71 and 62, 72 may vary. We have shown on the figure 3 these portion lengths of the transmission means which are equal to ⁇ / 4 + L, with L being a real number.
  • FIG 4 there is shown a fourth embodiment of a coupler 1 which comprises four output pairs 6,7,9,10. This figure also shows some elements previously described in the previous figures.
  • the third and fourth output pairs 9, 10 respectively comprise two outputs 91, 92 and 101, 102.
  • the outputs of each pair of outputs are coupled together by a portion length of the transmission means 3 substantially equal to 3 ⁇ / 2.
  • the homologous outputs of the first two output pairs 6.7 are coupled together by a portion length of the transmission means 3 being substantially equal to one quarter of the wavelength ⁇ .
  • the homologous outputs of the two second pairs of outputs 9, 10 are coupled together by a portion length of the transmission means 3 being substantially equal to a quarter of the wavelength ⁇ .
  • differential output signals are obtained which are in phase quadrature with each other.
  • the coupler 1 is made in integrated form and comprises a transmission means 3 having a coil shape extending over at least one metallization level of the integrated circuit.
  • the coupler extending on a single level of metallization, however, it may include a transmission means extending over several levels of metallization via contacts commonly called vias or "vias hole" According to the Anglo-Saxon name well known to those skilled in the art.
  • the coupler 1 has an axis of symmetry A passing through the resistive load 5.
  • the coupler 1 has no axis of symmetry.
  • the curves C1 to C4 respectively represent the signals S61, S71, S62 and S72, delivered by the outputs 61, 71 and 62, 72 of the coupler 1.
  • Figures 7 and 8 amplitudes (in millivolts) as a function of time (in picoseconds). It will also be noted that the amplitudes of the curves C1 to C4, and consequently the powers of the corresponding signals, are not identical.
  • the differential output signal P1 is output from the first output pair 6 and results from the difference between the output signals S61, S62.
  • the differential output signal P2 is delivered by the second pair 7 of outputs and results from the difference between the output signals S71, S72.
  • the differential output signals P1, P2 have substantially the same power and are out of phase with each other by an angle ⁇ substantially equal to 90 °.
  • the differential output signals P10, P20 of the electric coupler as described in FIG. figure 3 We have shown on the figure 9 , the amplitudes (in millivolts) as a function of time (in picoseconds).
  • the differential output signal P10 delivered by the first pair of outputs 6 results from the difference between the output signals S61, S62.
  • the differential output signal P20 delivered by the second pair 7 of outputs results from the difference between the output signals S71, S72.
  • the differential output signals P10, P20 do not have substantially the same power and are out of phase with each other by an angle ⁇ , for example substantially equal to 76 °, corresponding to the phase shift induced by the lengths of the portions of the transmission means 3 which respectively couple the first and second homologous outputs 61,71 and 62,72, which are equal to each other and for example less than ⁇ / 4.
  • figure 10 a wireless communication apparatus 20 is shown schematically.
  • This wireless communication apparatus 20 includes an antenna 21 for transmitting and receiving communication signals with a remote base station.
  • This apparatus conventionally comprises an RXCH reception chain and a transmission chain, not shown here for simplification purposes.
  • the reception channel RXCH comprises an analog part including in particular a low noise amplifier LNA connected to two mixers MX1 and MX2 intended to carry out a frequency transposition, for example in baseband, with a local oscillator signal delivered by a loop. PLL phase lock.
  • LNA low noise amplifier
  • a coupler 1 of the type described above delivers to the two mixers MX1 and MX2 the differential oscillator signal and the differential oscillator signal phase-shifted by 90 °.
  • signals are obtained on channel I and signals on channel Q mutually in phase quadrature.
  • the coupler which has just been described can also be used in "reverse", that is to say that the previously described inputs correspond to outputs and the previously described outputs correspond to inputs.
  • the figures described above also serve as a basis for the detailed description of an "inverse" coupler, the inputs being outputs and vice versa.
  • the reference S1 now designates an output signal
  • the reference 6 designates an input pair configured to receive a differential input signal, the direction of the arrows being inverted in this case.
  • a device comprising several distinct pairs of inputs configured to receive respectively several differential input signals having the same wavelength, a first output 2 configured to transmit a first output signal S1 , and an electrically conductive transmission means 3 forming a closed circuit and coupled between the first output 2 and the inputs.
  • At least one length of the portion of the transmission means 3 coupled between two inputs of a pair of inputs being substantially equal to an even multiple of a quarter of said wavelength
  • the lengths of the portions of the means of transmission 3 which couples two homologous inputs 61,71 of two pairs of inputs 6,7 being substantially equal
  • at least one length of the portion of the transmission means 3 coupled between the first output 2 and the input closest to said first output being substantially equal to a quarter of said wavelength.
  • This coupler thus makes it possible to combine the powers of several input signals in order to deliver a resultant output signal having an increased power with respect to that of an input signal.
  • the number of distinct pairs 6,7 of entries 61,62,71,72 is equal to two.
  • the device may comprise a second output 4, configured to emit a second output signal S2 in phase opposition with the first output signal S1, and coupled to the transmission means 3 so that at least one length of the portion of the transmission means 3 coupled between the two outputs 2.4 is substantially equal to an even multiple of a quarter of said wavelength.
  • the lengths of the portions of the transmission means 3 coupled between two homologous inputs 61,71 of two pairs of inputs 6,7 are substantially equal to a quarter of said wavelength.
  • the device may comprise at least one resistive load 5 coupled to the transmission means 3 so that the length of the portion of the transmission means 3 coupled between at least one input and said load 5 is substantially equal. at a quarter of said wavelength.

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  • Transmitters (AREA)

Abstract

Dispositif comprenant une première entrée (2) configurée pour recevoir un premier signal d'entrée (S1) de longueur d'onde donnée, plusieurs paires distinctes de sorties, les deux sorties de chaque paire de sorties étant configurées pour délivrer un signal de sortie différentiel, et un moyen de transmission (3) électriquement conducteur formant un circuit fermé et couplé entre la première entrée (2) et les sorties, au moins une longueur de la portion du moyen de transmission (3) couplée entre deux sorties d'une paire de sorties étant sensiblement égale à un multiple pair du quart de ladite longueur d'onde, les longueurs des portions du moyen de transmission (3) qui couplent deux sorties homologues (61,71) de deux paires de sorties (6,7) étant sensiblement égales, et au moins une longueur de la portion du moyen de transmission (3) couplée entre la première entrée (2) et la sortie la plus proche de ladite première entrée étant sensiblement égale au quart de ladite longueur d'onde.

Description

  • L'invention concerne notamment les coupleurs électriques, en particulier les appareils de communication comportant un tel coupleur électrique.
  • Généralement, les coupleurs électriques sont des composants ayant trois accès ou ports, à savoir une entrée et deux sorties, dans lesquels un signal appliqué sur l'entrée voit sa puissance divisée par deux et restituée aux deux sorties. Inversement, un coupleur électrique peut également comprendre deux entrées et une sortie, dans ce cas les puissances des deux signaux d'entrée sont combinées en sortie du coupleur.
  • On peut par exemple citer le coupleur de type hybride dont les accès sont configurés de manière que les signaux de sortie se présentent en quadrature quant à leur relation de phase, c'est-à-dire que les deux signaux de sortie sont mutuellement déphasés de 90°.
  • On peut également citer le coupleur électrique du type en forme de cercle, communément désigné par l'homme du métier sous la dénomination anglo-saxonne de « rat-race » dont les accès sont configurés de manière que les signaux de sortie se présentent en opposition quant à leur relation de phase, c'est-à-dire que les deux signaux de sortie sont mutuellement déphasés de 180° et forment un signal de sortie différentiel.
  • Mais il n'existe pas de coupleur électrique qui puisse générer plusieurs signaux de sortie différentiels ayant la même puissance.
  • En outre, il est intéressant de fournir un unique coupleur électrique qui puisse générer plusieurs paires de signaux de sortie différentiels mutuellement déphasés.
  • L'utilisation d'un seul coupleur électrique permet de diminuer la taille des circuits intégrés, comme par exemple ceux utilisés lors du traitement des signaux en émission et en réception dans les téléphones cellulaires actuels.
  • Par ailleurs, la conception d'un seul coupleur électrique permet de faciliter la fabrication à grande échelle de ces coupleurs, et permet également de garantir des normes de fonctionnement électrique imposées en termes de puissance de signaux.
  • Il est donc proposé en particulier un coupleur électrique permettant de fournir au moins deux paires de signaux de sortie, les deux signaux de sortie d'une paire étant des signaux en opposition de phase ou sensiblement en opposition de phase (pour tenir compte des imprécisions technologiques de réalisation), et formant ainsi un signal de sortie différentiel, les deux signaux différentiels ayant chacun sensiblement la même puissance, et étant en outre déphasés entre eux.
  • Selon un aspect, il est proposé un dispositif comprenant une première entrée configurée pour recevoir un premier signal d'entrée de longueur d'onde donnée, plusieurs paires distinctes de sorties, les deux sorties de chaque paire de sorties étant configurées pour délivrer un signal de sortie différentiel, et un moyen de transmission électriquement conducteur formant un circuit fermé et couplé entre la première entrée et les sorties.
  • Dans ce dispositif, au moins une longueur de la portion du moyen de transmission couplée entre deux sorties d'une paire de sorties est sensiblement égale à un multiple pair du quart de ladite longueur d'onde, les longueurs des portions du moyen de transmission qui couplent deux sorties homologues de deux paires de sorties étant sensiblement égales (pour tenir compte des imprécisions technologiques de réalisation), et au moins une longueur de la portion du moyen de transmission couplée entre la première entrée et la sortie la plus proche de ladite première entrée est sensiblement égale au quart de ladite longueur d'onde.
  • Ainsi on fournit par exemple un seul coupleur électrique apte à délivrer au moins deux signaux de sortie différentiels déphasés entre eux.
  • Grâce à un tel coupleur, on s'affranchit d'utiliser plusieurs coupleurs électriques connus de l'état de la technique.
  • Selon un mode de réalisation, le dispositif comporte uniquement deux paires distinctes de sorties. Dans ce mode de réalisation, le coupleur fournit donc deux signaux différentiels mutuellement déphasés.
  • Avantageusement, le dispositif peut comprendre en outre une deuxième entrée configurée pour recevoir un deuxième signal d'entrée en opposition de phase avec le premier signal d'entrée, et couplée au moyen de transmission de telle sorte qu'au moins une longueur de la portion du moyen de transmission couplée entre les deux entrées est sensiblement égale à un multiple pair du quart de ladite longueur d'onde.
  • Cette paire d'entrées permet de fournir un signal d'entrée différentiel au coupleur et ainsi augmenter la puissance des signaux de sortie différentiels.
  • Selon un autre mode de réalisation, les longueurs des portions du moyen de transmission couplées entre deux sorties homologues de deux paires de sorties sont sensiblement égales au quart de ladite longueur d'onde.
  • Ainsi, on fournit un coupleur qui délivre deux signaux de sortie différentiels, c'est-à-dire mutuellement en opposition de phase ou sensiblement en opposition de phase, et dans lequel les signaux différentiels sont en quadrature quant à leur relation de phase.
  • Ce coupleur qui délivre deux signaux différentiels en quadrature de phase est particulièrement adapté pour être utilisé dans une chaîne de traitement des signaux intégrée dans un appareil de communication sans fil. En particulier, ce coupleur pourra être couplé entre une boucle à verrouillage de phase (PLL) et deux mélangeurs d'une telle chaîne de traitement de façon à effectuer par exemple des transpositions de fréquence sur les voies I et Q qui sont en quadrature de phase.
  • Selon un autre mode de réalisation, le dispositif peut comprendre au moins une charge résistive couplée au moyen de transmission de telle sorte que la longueur de la portion du moyen de transmission couplée entre au moins une sortie et ladite charge est sensiblement égale au quart de ladite longueur d'onde.
  • Cette charge résistive permet d'absorber des signaux nuisibles correspondant aux réflexions de signaux d'entrée et de sortie qui apparaissent au sein du moyen de transmission. En effet, l'imprécision des longueurs des portions du moyen de transmission génère des signaux de réflexion dans le moyen de transmission qui perturbent les signaux de sortie et également les signaux d'entrée.
  • En outre, cette charge résistive permet d'assurer un fonctionnement amélioré du coupleur quelles que soient les variations d'impédance des sorties, ou les différentes longueurs du moyen de transmission.
  • Le dispositif peut être réalisé sous forme intégrée au sein d'un circuit intégré.
  • Selon un mode de réalisation, le moyen de transmission comporte des pistes métalliques s'étendant sur au moins un niveau de métallisation du circuit intégré.
  • Selon un autre aspect, il est proposé un appareil de communication sans fil comportant un dispositif tel que défini ci-dessus.
  • D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de réalisation de l'invention, nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels :
    • les figures 1 à 4 illustrent de façon schématique différents modes de réalisation d'un coupleur électrique ;
    • les figures 5 et 6 illustrent de façon schématique deux modes de réalisation d'un coupleur électrique sous forme intégrée ;
    • les figures 7 à 9 illustrent de façon schématique les courbes des signaux de sortie d'un coupleur électrique ; et
    • la figure 10 illustre de façon schématique un appareil de communication sans fil.
  • De manière générale, sur les figures 1 à 4, le coupleur électrique 1 comprend une première entrée 2 configurée pour recevoir un premier signal d'entrée S1 de longueur d'onde donnée λ. Le coupleur 1 comprend en outre une pluralité de paires de sorties, les sorties de chaque paire de sorties étant configurées pour délivrer respectivement deux signaux de sortie formant un signal différentiel.
  • Le coupleur électrique 1 comprend également un moyen de transmission 3 électriquement conducteur couplé entre la première entrée 2 et les sorties de chaque paire de sorties. Ce moyen de transmission 3, par exemple une ligne métallique, forme un circuit fermé permettant ainsi d'établir un régime stationnaire pour les signaux qui parcourent l'ensemble du circuit fermé 3.
  • Le coupleur 1 peut encore comprendre une deuxième entrée 4 couplée au moyen de transmission 3 et configurée pour recevoir un deuxième signal d'entrée S2. Les deux signaux d'entrée S1 et S2 sont en opposition de phase et forment un signal d'entrée différentiel. Cette deuxième entrée 4 permet, par exemple, d'ajouter un deuxième signal dans le moyen de transmission 3 afin d'augmenter la puissance des signaux de sortie.
  • Dans un autre mode de réalisation, la deuxième entrée 4 est configurée pour recevoir un deuxième signal d'entrée ayant une longueur d'onde différente de celle du premier signal d'entrée S1.
  • Par exemple, le deuxième signal d'entrée a une puissance différente ou égale à celle du premier signal d'entrée.
  • Le coupleur 1 pourra également comprendre au moins une charge résistive 5 afin d'absorber les réflexions des signaux d'entrée et de sortie dans le moyen de transmission 3.
  • Dans tous les modes de réalisation qui seront décrits ultérieurement, la longueur de la portion du moyen de transmission 3 couplée entre la première entrée 2 et la sortie la plus proche de ladite première entrée 2 (la sortie 61 sur la figure 1) est sensiblement égale au quart de la longueur d'onde donnée λ, et les longueurs des portions du moyen de transmission 3 qui couplent deux sorties homologues 61,71 de deux paires de sorties 6,7 sont sensiblement égales. Ainsi, un régime stationnaire s'établit dans le moyen de transmission 3 et le coupleur peut délivrer plusieurs signaux différentiels.
  • Le principe général du coupleur électrique est que lorsqu'un signal parcourt une longueur de portion du moyen de transmission 3 sensiblement égale à un multiple du quart de la longueur d'onde du signal d'entrée, ce signal est déphasé d'un angle α sensiblement égal à un multiple de 90° par rapport à la phase du signal d'entrée.
  • Par ailleurs, le moyen de transmission 3 forme un circuit fermé pour qu'un régime stationnaire s'établisse au sein du circuit. Ce régime stationnaire implique que lorsque deux sorties d'une paire de sorties sont couplées par une longueur de portion du moyen de transmission 3 sensiblement égale à un multiple pair du quart de la longueur d'onde du signal d'entrée, ces signaux de sortie sont déphasés entre eux d'un angle α sensiblement égal à un multiple de 180°, on dit alors que ces signaux sont en opposition de phase. Ces deux signaux de sortie forment un signal de sortie différentiel.
  • Sur la figure 1, on a représenté un premier mode de réalisation dans lequel le coupleur 1 comprend deux paires 6,7 de sorties formées respectivement des deux sorties 61,62 et 71,72.
  • Dans ce mode de réalisation, les longueurs des portions du moyen de transmission 3 couplée entre les deux sorties 61,62 de la première paire 6 de sorties sont sensiblement égales à la longueur d'onde donnée λ. La longueur de la portion du moyen de transmission 3 couplée entre la deuxième sortie 62 de la première paire 6 et la première entrée S1 est égale aux trois quarts de la longueur d'onde. Ainsi, les signaux de sortie S61,S62 respectivement délivrés par les sorties 61,62 de la première paire 6 de sorties sont en opposition de phase et forment un premier signal de sortie différentiel.
  • Par ailleurs, la longueur de la portion du moyen de transmission 3 couplée entre les deux sorties 71,72 de la deuxième paire 7 de sorties est sensiblement égale à la moitié de la longueur d'onde donnée λ. Ainsi, les signaux de sortie S71,S72 respectivement délivrés par les sorties 71,72 de la deuxième paire 7 de sorties sont également en opposition de phase et forment un deuxième signal de sortie différentiel.
  • En outre, la longueur de la portion du moyen de transmission 3 couplée entre les sorties homologues 61,71 des deux paires 6,7 de sorties est sensiblement égale au quart de la d'onde λ. Ainsi, les signaux de sortie différentiels délivrés par les paires 6,7 de sorties sont en quadrature de phase.
  • Avantageusement, la charge résistive 5 est couplée à la première entrée 2, par une longueur de portion du moyen de transmission sensiblement égale aux trois quarts de la longueur d'onde λ, et est située entre les deux sorties 71,72 de la deuxième paire 7 de sorties.
  • La deuxième entrée 4 est par ailleurs couplée à la première entrée 2, par une longueur de portion du moyen de transmission sensiblement égale à la moitié de la longueur d'onde λ, et est située entre la première entrée 2 et la sortie 62 la plus éloignée de la première entrée 2 appartenant à la première paire 6 de sorties.
  • Le coupleur peut comprendre ou non cette deuxième entrée 4 qui est optionnelle.
  • Sur la figure 2, on a représenté schématiquement un deuxième mode de réalisation d'un coupleur électrique 1, dans lequel on a également reporté certains signes de références décrits à la figure 1.
  • Dans ce deuxième mode de réalisation, le coupleur 1 permet de délivrer deux signaux de sortie différentiels qui sont mutuellement en phase. Ces deux signaux de sortie différentiels sont délivrés respectivement par les deux paires 6,7 de sorties.
  • En effet, dans ce deuxième mode de réalisation, la longueur de la portion du moyen de transmission 3 couplée entre les deux sorties 61,62 de la première paire 6 de sorties est sensiblement égale à la moitié de la longueur d'onde donnée λ.
  • Par ailleurs, la longueur de la portion du moyen de transmission 3 couplée entre les deux sorties 71,72 de la deuxième paire 7 de sorties est sensiblement égale à la moitié de la longueur d'onde donnée λ.
  • En outre, la longueur de la portion du moyen de transmission 3 couplée entre les sorties homologues 61,71 des deux paires 6,7 de sorties est sensiblement égale à la longueur d'onde donnée λ.
  • Avantageusement, la charge résistive 5 est couplée à la première entrée 2, par une longueur de portion du moyen de transmission 3 sensiblement égale à la moitié de la longueur d'onde λ, et est située entre les deux sorties 61,62 de la première paire 6 de sorties. Une deuxième charge résistive 8 est en outre couplée à la première entrée 2, par une longueur de portion du moyen de transmission 3 sensiblement égale à la moitié de la longueur d'onde λ, et est située entre les deux sorties 71,72 de la deuxième paire 7 de sorties.
  • La deuxième entrée 4 est, quant à elle, couplée à la première entrée 2, par une longueur de portion du moyen de transmission sensiblement égale à la longueur d'onde λ.
  • Sur la figure 3, on a représenté schématiquement un troisième mode de réalisation d'un coupleur électrique 1, dans lequel on a également reporté certains signes de références décrits à la figure 1.
  • Ce troisième mode de réalisation est une variante du premier mode de réalisation. Dans ce troisième mode de réalisation, le coupleur 1 permet de fournir deux signaux de sortie différentiels, qui sont délivrés respectivement par les deux paires 6, 7 de sorties, et qui sont déphasés entre eux d'un angle θ qui est compris entre 0° et 360°.
  • Dans ce troisième mode de réalisation, les longueurs des portions du moyen de transmission 3 qui couplent les sorties respectives de chaque paire de sorties sont constantes et sont sensiblement égales à un multiple pair du quart de la longueur d'onde λ. Ainsi, les signaux de sortie au sein d'une paire de sorties sont toujours en opposition de phase.
  • Par ailleurs, on pourra faire varier la longueur de la portion du moyen de transmission qui couple deux sorties homologues de chaque paire de sorties de façon à déphaser les signaux de sortie différentiels entre eux d'un angle θ qui est compris entre 0° et 360°.
  • Cette variation de longueur est effectuée de manière que la longueur de la portion du moyen de transmission 3 qui couple les deux premières sorties homologues 62,72 des deux paires 6,7 est égale à la longueur de la portion du moyen de transmission 3 qui couple les deux deuxièmes sorties homologues 62,72 des deux paires 6,7.
  • Ainsi, les longueurs des portions du moyen de transmission 3 qui couplent respectivement les premières et deuxièmes sorties homologues 61,71 et 62, 72 peuvent varier. On a représenté sur la figure 3 ces longueurs de portion du moyen de transmission qui sont égales à λ/4+L, avec L étant un nombre réel.
  • Sur la figure 4, on a représenté un quatrième mode de réalisation d'un coupleur 1 qui comprend quatre paires 6,7,9,10 de sorties. On a également reporté sur cette figure, certains éléments précédemment décrits aux figures précédentes.
  • Dans ce quatrième mode de réalisation, les troisième et quatrième paires 9,10 de sorties comprennent respectivement deux sorties 91,92 et 101,102.
  • Dans ce coupleur 1, les sorties de chaque paire de sorties sont couplées entre elles par une longueur de portion du moyen de transmission 3 sensiblement égale à 3λ/2. En outre, les sorties homologues des deux premières paires 6,7 de sorties sont couplées entre elles par une longueur de portion du moyen de transmission 3 étant sensiblement égale au quart de la longueur d'onde λ. De la même manière, les sorties homologues des deux deuxièmes paires de sorties 9,10 sont couplées entre elles par une longueur de portion du moyen de transmission 3 étant sensiblement égale au quart de la longueur d'onde λ.
  • Ainsi, on obtient des signaux de sortie différentiels qui sont en quadrature de phase les uns avec les autres.
  • Sur les figures 5 et 6, on a représenté de manière schématique deux modes de réalisation d'un coupleur électrique 1 tel que définit à la figure 1 et dans lesquelles on a reporté certaines références des figures précédentes 1 à 4
  • Dans ces deux mode de réalisation, le coupleur 1 est réalisé sous forme intégrée et il comprend un moyen de transmission 3 ayant une forme de serpentin s'étendant sur au moins un niveau de métallisation du circuit intégré. Sur les figures on a représenté le coupleur s'étendant sur un seul niveau de métallisation, toutefois, celui-ci pourra comprendre un moyen de transmission s'étendant sur plusieurs niveaux de métallisation par l'intermédiaire de contacts communément appelés vias ou « vias hole » selon la dénomination anglo-saxonne bien connue de l'homme du métier.
  • Sur la figure 5, le coupleur 1 possède un axe de symétrie A passant par la charge résistive 5.
  • Sur la figure 6, le coupleur 1 ne possède aucun axe de symétrie.
  • Sur les figures 7 et 8 on a représenté de façon schématique les signaux de sortie d'un coupleur électrique 1 tel que définit à la figure 1.
  • Les courbes C1 à C4 représentent respectivement les signaux S61, S71, S62 et S72, délivrés par les sorties 61,71 et 62,72 du coupleur 1. On a représenté sur les figures 7 et 8, les amplitudes (en millivolts) en fonction du temps (en picosecondes). On notera également que les amplitudes des courbes C1 à C4, et par conséquent les puissances des signaux correspondants, ne sont pas identiques.
  • Sur la figure 8, on a représenté les deux signaux de sortie différentiels P1,P2 correspondants. Le signal de sortie différentiel P1 est délivré par la première paire 6 de sorties et résulte de la différence entre les signaux de sortie S61,S62. Le signal de sortie différentiel P2 est délivré par la deuxième paire 7 de sorties et résulte de la différence entre les signaux de sortie S71,S72.
  • Les signaux de sortie différentiels P1,P2 ont sensiblement la même puissance et sont déphasés entre eux d'un angle θ sensiblement égal à 90°.
  • Sur la figure 9, on a représenté, à titre d'exemple, les signaux de sortie différentiels P10,P20 du coupleur électrique tel que décrit à la figure 3. On a représenté sur la figure 9, les amplitudes (en millivolts) en fonction du temps (en picosecondes). Le signal de sortie différentiel P10 délivré par la première paire 6 de sorties résulte de la différence entre les signaux de sortie S61,S62. Le signal de sortie différentiel P20 délivré par la deuxième paire 7 de sorties résulte de la différence entre les signaux de sortie S71,S72.
  • Les signaux de sortie différentiels P10,P20 n'ont pas sensiblement la même puissance et sont déphasés entre eux d'un angle θ, par exemple sensiblement égal à 76°, correspondant au déphasage induit par les longueurs des portions du moyen de transmission 3 qui couplent respectivement les première et deuxième sorties homologues 61,71 et 62,72, qui sont égales entre elles et par exemple inférieures à λ/4.Sur la figure 10, on a représenté de façon schématique un appareil de communication sans fil 20.
  • Cet appareil de communication sans fil 20 comprend une antenne 21 pour émettre et recevoir des signaux de communication avec une station de base distante.
  • Cet appareil comporte classiquement une chaîne de réception RXCH et une chaîne de transmission, non représentée ici à des fins de simplification.
  • La chaîne de réception RXCH comprend une partie analogique comportant notamment un amplificateur faible bruit LNA connecté à deux mélangeurs MX1 et MX2 destinés à effectuer une transposition de fréquence, par exemple en bande de base, avec un signal d'oscillateur local délivré par une boucle à verrouillage de phase PLL.
  • Un coupleur 1 du type de celui décrit ci avant délivre aux deux mélangeurs MX1 et MX2 le signal différentiel d'oscillateur et le signal différentiel d'oscillateur déphasé de 90°. On obtient donc, après transposition, des signaux sur la voie I et des signaux sur la voie Q mutuellement en quadrature de phase.
  • Le coupleur qui vient d'être décrit peut également être utilisé en « inverse », c'est-à-dire que les entrées précédemment décrites correspondent à des sorties et les sorties précédemment décrites correspondent à des entrées.
  • A des fins de concision et de simplification, les figures décrites ci avant servent également de base à la description détaillée d'un coupleur « inverse », les entrées étant des sorties et inversement. Par exemple la référence S1 désigne maintenant un signal de sortie, et la référence 6 désigne une paire d'entrée configurée pour recevoir un signal d'entrée différentiel, le sens des flèches est inversé dans ce cas. Ainsi, selon un autre aspect, il est proposé un dispositif comprenant plusieurs paires distinctes d'entrées configurées pour recevoir respectivement plusieurs signaux d'entrée différentiels ayant une même longueur d'onde, une première sortie 2 configurée pour émettre un premier signal de sortie S1, et un moyen de transmission 3 électriquement conducteur formant un circuit fermé et couplé entre la première sortie 2 et les entrées.
  • Dans ce dispositif, au moins une longueur de la portion du moyen de transmission 3 couplée entre deux entrées d'une paire d'entrées étant sensiblement égale à un multiple pair du quart de ladite longueur d'onde, les longueurs des portions du moyen de transmission 3 qui couplent deux entrées homologues 61,71 de deux paires d'entrées 6,7 étant sensiblement égales, et au moins une longueur de la portion du moyen de transmission 3 couplée entre la première sortie 2 et l'entrée la plus proche de ladite première sortie étant sensiblement égale au quart de ladite longueur d'onde.
  • Ce coupleur permet donc de combiner les puissances de plusieurs signaux d'entrée afin de délivrer un signal de sortie résultant ayant une puissance augmentée par rapport à celle d'un signal d'entrée.
  • Selon un mode de réalisation, le nombre de paires 6,7 distinctes d'entrées 61,62,71,72 est égal à deux.
  • Avantageusement, le dispositif peut comprendre une deuxième sortie 4, configurée pour émettre un deuxième signal de sortie S2 en opposition de phase avec le premier signal de sortie S1, et couplée au moyen de transmission 3 de telle sorte qu'au moins une longueur de la portion du moyen de transmission 3 couplée entre les deux sorties 2,4 est sensiblement égale à un multiple pair du quart de ladite longueur d'onde.
  • Selon un autre mode de réalisation, les longueurs des portions du moyen de transmission 3 couplées entre deux entrées homologues 61,71 de deux paires d'entrées 6,7 sont sensiblement égales au quart de ladite longueur d'onde.
  • Selon un autre mode de réalisation, le dispositif peut comprendre au moins une charge résistive 5 couplée au moyen de transmission 3 de telle sorte que la longueur de la portion du moyen de transmission 3 couplée entre au moins une entrée et ladite charge 5 est sensiblement égale au quart de ladite longueur d'onde.

Claims (14)

  1. Dispositif caractérisé en ce qu'il comprend une première entrée (2) configurée pour recevoir un premier signal d'entrée (S1) de longueur d'onde donnée, plusieurs paires distinctes de sorties, les deux sorties de chaque paire de sorties étant configurées pour délivrer un signal de sortie différentiel, et un moyen de transmission (3) électriquement conducteur formant un circuit fermé et couplé entre la première entrée (2) et les sorties, au moins une longueur de la portion du moyen de transmission (3) couplée entre deux sorties d'une paire de sorties étant sensiblement égale à un multiple pair du quart de ladite longueur d'onde, les longueurs des portions du moyen de transmission (3) qui couplent deux sorties homologues (61,71) de deux paires de sorties (6,7) étant sensiblement égales, et au moins une longueur de la portion du moyen de transmission (3) couplée entre la première entrée (2) et la sortie la plus proche de ladite première entrée étant sensiblement égale au quart de ladite longueur d'onde.
  2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le nombre de paires (6,7) distinctes de sorties (61,62,71,72) est égal à deux.
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, comprenant en outre une deuxième entrée (4), configurée pour recevoir un deuxième signal d'entrée (S2) en opposition de phase avec le premier signal d'entrée (S1), et couplée au moyen de transmission (3) de telle sorte qu'au moins une longueur de la portion du moyen de transmission (3) couplée entre les deux entrées (2,4) est sensiblement égale à un multiple pair du quart de ladite longueur d'onde.
  4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les longueurs des portions du moyen de transmission (3) couplées entre deux sorties homologues (61,71) de deux paires de sorties (6,7) sont sensiblement égales au quart de ladite longueur d'onde.
  5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant au moins une charge résistive (5) couplée au moyen de transmission (3) de telle sorte que la longueur de la portion du moyen de transmission (3) couplée entre au moins une sortie et ladite charge (5) est sensiblement égale au quart de ladite longueur d'onde.
  6. Dispositif caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs paires distinctes d'entrées configurées pour recevoir respectivement plusieurs signaux d'entrée différentiels ayant une même longueur d'onde, une première sortie (2) configurée pour émettre un premier signal de sortie (S1), et un moyen de transmission (3) électriquement conducteur formant un circuit fermé et couplé entre la première sortie (2) et les entrées, au moins une longueur de la portion du moyen de transmission (3) couplée entre deux entrées d'une paire d'entrées étant sensiblement égale à un multiple pair du quart de ladite longueur d'onde, les longueurs des portions du moyen de transmission (3) qui couplent deux entrées homologues (61,71) de deux paires d'entrées (6,7) étant sensiblement égales, et au moins une longueur de la portion du moyen de transmission (3) couplée entre la première sortie (2) et l'entrée la plus proche de ladite première sortie étant sensiblement égale au quart de ladite longueur d'onde.
  7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel le nombre de paires (6,7) distinctes d'entrées (61,62,71,72) est égal à deux.
  8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, comprenant en outre une deuxième sortie (4), configurée pour émettre un deuxième signal de sortie (S2) en opposition de phase avec le premier signal de sortie (S1), et couplée au moyen de transmission (3) de telle sorte qu'au moins une longueur de la portion du moyen de transmission (3) couplée entre les deux sorties (2,4) est sensiblement égale à un multiple pair du quart de ladite longueur d'onde.
  9. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel les longueurs des portions du moyen de transmission (3) couplées entre deux entrées homologues (61,71) de deux paires d'entrées (6,7) sont sensiblement égales au quart de ladite longueur d'onde.
  10. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 9, comprenant au moins une charge résistive (5) couplée au moyen de transmission (3) de telle sorte que la longueur de la portion du moyen de transmission (3) couplée entre au moins une entrée et ladite charge (5) est sensiblement égale au quart de ladite longueur d'onde.
  11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, réalisé sous forme intégrée au sein d'un circuit intégré.
  12. Dispositif selon la revendication 11, dans lequel le moyen de transmission (3) comporte des pistes métalliques s'étendant sur au moins un niveau de métallisation du circuit intégré.
  13. Appareil de communication sans fil (20) comportant un dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 5 et/ou un dispositif (1) selon l'une des revendications 6 à 12.
  14. Appareil selon la revendication 13, dans lequel le dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 est connecté entre un oscillateur local et un étage de transposition de fréquence.
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