FR2652460A1 - Dispositifs d'amplificateurs montes en parallele munis de resistances d'isolation commutees. - Google Patents

Abstract

Dispositif d'amplificateur parallèle comprenant une pluralité de modules d'amplificateurs (20a à 20d) dont les ports de sortie (21a à 21d) sont couplés à un nœud de combinaison commun (22). Des interrupteurs (128a à 128d) sont couplés aux ports de sortie pour découpler sélectivement un ou plusieurs modules amplificateurs d'avec le nœud de combinaison pendant les périodes au cours desquelles les modules amplificateurs sont mis en réserve ou sont en disfonctionnement. Chaque module amplificateur est associé à une résistance d'isolation qui est couplée à toutes les résistances d'isolation (130a à 130d). Afin de réduire les pertes attribuables aux résistances d'isolation lorsque les interrupteurs de découplage sont actionnés, chaque résistance d'isolation est couplée à un ensemble d'interrupteurs (142a à 142d) qui découplent les résistances d'isolation associées aux modules amplificateurs découplés.

Description

À La présente invention concerne des amplificateurs multiples comprenant

une pluralité d'amplificateurs montés en parallèle associés à des combinateurs du type Wilkinson munis de résistances d'isolation en étoiles, et plus particulièrement de tels amplificateurs paral- lèles dans lesquels les amplificateurs individuels ou modules amplificateurs sont reliés par des ensembles

d'interrupteurs à un noeud de combinaison.

Beaucoup de systèmes de communication nécessitent O10 l'emploi de transpondeurs séparés par des distances significatives. De tels transpondeurs, lorqu'ils sont

utilisés pour des liaisons de communication interur-

baines par voie hertzienne suppriment l'usage de câbles terrestres de communication qui sont très coûteux. Les transpondeurs ne peuvent pas toujours être placés dans des lieux idéaux, mais doivent plutôt être disposés

dans des lieux o des tours ou d'autres supports peu-

vent être placés, et les antennes utilisées avec les transpondeurs peuvent être nécessaires pour obtenir un

gain élevé. Un gain élevé peut être obtenu avec des an-

tennes de taille et de coût raisonnables seulement pour des fréquences correspondant à des micro-ondes et pour des fréquences plus hautes que celles correspondant à

des micro-ondes.

La transmission de signal depuis un transpondeur vers un autre peut nécessiter un amplificateur de puissance au niveau du transpondeur de transmission qui

est capable de générer une puissance en watts impor-

tante, avec une grande fiabilité. Dans le passé, une puissance microondes a été générée à l'aide de tubes à ondes progressives (appelés par la suite TOP). Des

tubes à ondes progressives ont été utilisés et conti-

nuent d'être utilisés pour des transpondeurs micro-

ondes sans surmonter les problèmes de fiabilité attribuables à la dégradation inhérente résultant de

leur fonctionnement pendant un certain temps.

Plus récemment, des amplificateurs de puissance à semiconducteur (appelés par la suite APSC) ont été utilisés à la place de tubes à ondes progressives pour des fréquences micro-ondes plus basses, telles que la bande C. L'APSC ne présente pas de façon idéale de processus de dégradation inhérent, et est par conséquent plus fiable que le TOP. Cette fiabilité est

très avantageuse dès lors que les transpondeurs micro-

ondes sont disposés souvent dans des lieux inacces-

sibles, par exemple sur les sommets des montagnes.

Généralement parlant, les amplificateurs à semicon-

ducteur sont agencés en disposant en parallèle un

nombre relativement grand de dispositifs d'amplifi-

cateur ou de modules amplificateurs à semiconducteur de faible puissance. Chaque module amplificateur contribue pour une partie à la sortie de puissance totale, et des combinateurs de puissance sont utilisés pour combiner les puissances de chacun des modules amplificateurs individuels afin de générer le niveau souhaité de la

puissance totale du signal pour des fréquences souhai-

tées correspondant à des micro-ondes ou à des ondes millimétriques. Dans un but de fiabilité, il peut être souhaitable d'inclure à l'intérieur de l'APSC un ou plusieurs modules amplificateurs auxiliaires qui sont connectés pour être mis en fonctionnement dans le cas

o une défaillance de l'un des autres modules survien-

drait. Puisque certains transpondeurs micro-ondes sont

situés dans des zones éloignées d'un réseau de puis-

sance, et par conséquent sont reliés à un système d'énergie solaire destiné à générer les tensions de

puissance, il est important que de tels modules ampli-

ficateurs auxiliaires ne soient pas alimentés au cours des périodes durant lesquelles ils ne contribuent pas à

la puissance de sortie totale.

Divers types de combinateurs de puissance sont décrits dans l'article "Microwave Power Techniques" de Kenneth J. Russell, publié dans les pages 472-478 de la publication IEEE Transactions On Microwave Theory and Techniques, mai 1979. L'article de Russell décrit des combinateurs non maillés ou en arborescence, dans

lesquels des chaînes de combinaisons sont constituées.

De telles dispositions tendent à être désavantageuses à cause de l'accumulation des pertes de puissance dans

les combinateurs. Il est très souhaitable que la combi-

naison de puissance soit réalisée avec de faibles pertes. Le brevet des Etats-Unis n 4 641 106 publié le 3 février 1987, de Belohoubek et suivants décrit un combinateur radial à faible perte. La structure des combinateurs radiaux de puissance est telle que la réalisation des circuits de commutation nécessaires pour la connexion des modules redondants et pour la déconnexion des modules défaillants peut constituer un inconvénient. Le brevet des Etats-Unis n 4 315 222 publié le 9

février 1982, de Saleh décrit un dispositif de combina-

teur de puissance dans lequel la puissance de sortie provenant d'une pluralité de modules amplificateurs est combinée au niveau d'une seule jonction. Chaque module amplificateur est couplé à la jonction par une ligne de transmission présentant une longueur électrique égale à un quart de longueur d'onde (A/4) correspondant à une

fréquence située dans la gamme de fréquence de fonc-

tionnement. Le dispositif de Saleh présente l'incon-

vénient qui réside dans le fait qu'il n'y a pas d'iso-

lation entre les sorties d'amplificateurs, de sorte qu'une modification du niveau de l'impédance de sortie au niveau de la sortie d'un amplificateur particulier peut affecter la puissance de sortie ou l'accord des

autres amplificateurs connectés au noeud de combinai-

son. La figure 1 représente un amplificateur combiné

comprenant un port d'entrée 12 et un port de sortie 14.

Un diviseur de puissance à quatre voies 16 est connecté au port d'entrée 12 pour recevoir le signal depuis

celui-ci et pour diviser ce signal reçu en quatre par-

ties d'amplitudes égales, qui apparaissent sur des conducteurs ou des lignes de transmission 18a, 18b, 18c et 18d. Chaque conducteur 18a, 18b, 18c et 18d est connecté respectivement aux portes d'entrée d'un module

amplificateur 20a, 20b, 20c et 20d. Un noeud de combi-

naison 22 est connecté par un transformateur adaptateur d'impédance représenté par un bloc 24 à un port de sortie 14. Le transformateur adaptateur 24 peut, de

façon connue, être constitué d'une ligne de transmis-

sion ayant une longueur égale à A/4 (ou des multiples entiers impairs de celle-ci) correspondant à une fréquence proche du centre de la bande de fréquence de fonctionnement. Le port de sortie de chaque amplificateur 20a, 20b, 20c et 20d est connecté respectivement par une longueur de ligne de transmission 26a, 26b, 26c et 26d, à un seul ensemble de pôles élémentaires, au travers

d'interrupteurs 28a, 28b, 28c et 28d, respectivement.

Les interrupteurs 28a, 28b, 28c et 28d sont reliés en commun à un noeud de combinaison 22. Comme représenté en figure 1, l'interrupteur 28a est dans la position ouverte ou non conductrice et les interrupteurs 28b,

28c et 28d sont dans la position fermée ou conductrice.

Lorsque les interrupteurs 28a, 28b, 28c et 28d sont dans les positions représentées dans cette figure, la puissance peut passer dans le noeud de combinaison 22 à partir des ports de sortie des amplificateurs 20b, c et 20d. Cette situation pourrait correspondre à celle dans laquelle l'amplificateur 20a est mis en réserve en tant qu'amplificateur redondant alors que les modules amplificateurs 20b, 20c et 20d sont en ligne pour fournir la puissance au noeud de combinaison 22 et, au moyen du transformateur adaptateur 24, au port de sortie 14. L'homme du métier sait que, par un choix approprié de l'impédance caractéristique des lignes de transmission 26a, 26, 26c et 26d, associé à un choix de la longueur de chaque ligne de transmission de façon à ce qu'elle soit égale à A>/4 pour une fréquence située au centre de la bande de fréquence de fonctionnement, telle que mesurée entre le port de

sortie de chaque amplificateur et le noeud de combinai-

son 22, une impédance choisie peut être présentée sur le port de sortie de chaque amplificateur et sur le

port de sortie 14. Au lieu d'utiliser A/4, on peut uti-

liser des multiples entiers impairs de A/4. Plus spéci-

fiquement, le choix propre des longueurs et des impé-

dances caractéristiques des lignes de transmission peut correspondre à une impédance de 50 ohms ou de 75 ohms au niveau de l'ensemble du port de sortie 14 et des

ports de sortie des amplificateurs 20a à 20d.

Pendant ces instants au cours desquels chacun des amplificateurs 20a à 20d est en train d'être ajusté ou accordé, sa puissance de sortie peut changer, et/ou son

impédance de sortie peut changer. Comme cela est recom-

mandé dans l'article mentionné ci-avant dont l'auteur est Russell, un réseau en étoile résistif comprenant des résistances 30a, 30b, 30c et 30d peut être connecté entre un noeud flottant 32 et les ports de sortie de chacun des amplificateurs 20a à 20d. L'homme du métier sait que, aussi longtemps que les signaux produits au niveau des sorties des amplificateurs 20a à 20d sont égaux en amplitude et en phase, le noeud 32 sera à la même amplitude et à une phase correspondante, de sorte

qu'aucune tension n'apparaîtra aux bornes des résis-

tances et qu'aucune puissance ne sera dissipée. Cepen-

dant, des modifications de la puissance de sortie ou de

l'impédance de sortie de n'importe lequel des amplifi-

cateurs, pouvant être causées par une modification

d'accord, une dégradation ou tout autre facteur, provo-

quent un courant qui traverse au moins l'une des résistances qui tend à absorber cette différence et, par cela, à annuler l'effet d'une différence au niveau des ports de sorties des autres amplificateurs. On peut comprendre cela en considérant qu'un décalage de signal qui pourrait être produit sur le port de sortie de l'amplificateur 20d va jusqu'aux ports de sortie des

amplificateurs 20b et 20c par une première voie compre-

nant la résistance 30d et les résistances 30b et 30c, et également par une seconde voie comprenant les lignes de tension 26d, 26b et 26c. La voie comprenant les lignes de transmission présente une longueur totale de 2 x (A/4), ou ?/2. La voie A>/2 provoque une inversion de phase du signal prenant cette voie par rapport au signal arrivant par les résistances et qui résulte de l'annulation de la modification, comme on l'a vu pour

les ports de sortie des amplificateurs associés.

Dans la structure de la figure 1, un des interrupteurs 28a, 28b, 28c et 28d sera toujours ouvert, soit du fait que l'amplificateur associé à cet

interrupteur ouvert est un amplificateur redondant at-

tendant une insertion, soit du fait qu'il est associé à un amplificateur défaillant qui a été remplacé par un amplificateur redondant. Comme cela est connu de l'hom- me de l'art, l'impédance est nulle en un point de la ligne de transmission de faible perte qui est située à A/4 à partir d'un circuit ouvert. Ainsi, l'impédance vue par le port de sortie de l'amplificateur 20a qui

considère la ligne de transmission 26a est un court-

circuit ou, au moins, une très faible impédance. En conséquence, l'extrémité de la résistance d'isolation

a qui est connectée au port de sortie de l'amplifi-

cateur 20a est connectée à un point de faible impé-

dance. Il en résulte que la tension du signal choisi apparaît aux bornes de la résistance d'isolation 30a et est de ce fait annulée par dissipation de chaleur plutôt que par couplage au port de sortie 14. Une autre voie de recherche de la cause de dissipation prend en

considération le fait que la résistance 30a est connec-

tée en série avec la combinaison de résistances en parallèle 30b, 30c et 30d, pour former un diviseur de tension avec le noeud 32 au niveau de la prise, et le diviseur de tension est connecté au travers de la source de signal. Cependant, la tentative pour utiliser des résistances d'isolation en association avec un dispositif commuté tel que représenté en figure 1 a pour résultat une dissipation du signal amplifié et

choisi dans les résistances d'isolation.

La figure 2 illustre un dispositif pour isoler les sorties des amplificateurs, au niveau des sorties

des modules amplificateurs, des effets des modifi-

cations dans le signal de sortie en provenance des autres modules amplificateurs. Dans la figure 2, les

éléments correspondant à ceux de la figure 1 sont dési-

gnés avec les mêmes numéros de référence. Dans la figure 2, l'isolation entre les amplificateurs est obtenue à l'aide d'une pluralité d'isolateurs 36a, 36b..., 36d couplés respectivement entre les sorties des amplificateurs 20a, 20b... 20d, et leurs lignes de transmission 26a, 26b..., 26d. Comme cela est connu, les isolateurs 36a à 36d laissent passer une puissance entre leurs ports d'entrée et de sortie et une ou plusieurs charges internes de façon à réduire ou

éliminer l'interaction entre les amplificateurs. Cepen-

dant, de tels isolateurs tendent à être encombrants, lourds et chers. Un dispositif amélioré destiné à

mettre en parallèle des modules amplificateurs est sou-

haitable, dans la mesure o l'on peut utiliser des résistances d'isolation petites, légères et de faible

coût, sans dissipation de puissance dans les résis-

tances d'isolation lorsque l'amplificateur auquel elles sont associées ne contribue pas à la combinaison de puissance. Un dispositif d'amplificateurs en parallèle,

appelé par la suite dispositif d'amplificateur paral-

lèle, fonctionnant à une certaine fréquence, comprend un noeud de combinaison de puissance et une pluralité de modules amplificateurs, chacun ayant un port de

sortie sur lequel est produit un signal amplifié.

Chaque module amplificateur est associé à un transformateur adaptateur d'impédance couplé entre son

port de sortie et le noeud de combinaison de puissance.

Un dispositif d'interrupteurs de mise en court-circuit est couplé au port de sortie de chacun des modules amplificateurs. Un dispositif d'isolation commuté est couplé entre la sortie de chaque module amplificateur et un second noeud. Chacun des dispositifs d'isolation commutés comprend une voie en série qui s'étend depuis le port de sortie de l'un des modules amplificateurs vers le second noeud. La voie en série comprend en cascade des première et seconde lignes de transmission, avec une jonction entre celles-ci. Chacune des première

et seconde lignes de transmission a une longueur élec-

trique égale à un nombre entier impair de fois le quart de la longueur d'onde correspondant à une fréquence proche de la valeur centrale de la fréquence de fonc- tionnement. Chacun des dispositifs d'isolation commutés comprend en outre un dispositif d'interrupteur de mise

en court-circuit couplé à la jonction entre les premiè-

re et seconde lignes de transmission. Chacun des dispo-

sitifs d'isolation commutés comprend également une ré-

sistance en série associée à la voie en série. La résistance en série dissipe l'énergie associée aux modes de fonctionnement non souhaités des modules

amplificateurs disposés en parallèle.

L'invention sera mieux comprise au travers de la

description d'exemples de réalisation qui va suivre,

illustrée par les figures annexées parmi lesquelles:

la figure 1 représente un dispositif d'amplifi-

cateur parallèle comprenant des résistances d'isola-

tion, dans lequel les résistances d'isolation dissi-

pent, de façon indésirable, le signal amplifié souhaité;

la figure 2 représente un dispositif d'amplifi-

cateur parallèle dans lequel l'isolation est obtenue par un réseau d'isolateurs;

la figure 3 représente un dispositif d'amplifi-

cateur parallèle comprenant des dispositifs d'isolation commutés selon la présente invention; la figure 4a est un schéma de principe d'une

implantation physique d'un circuit imprimé correspon-

dant au dispositif de la figure 3; la figure 4b est une vue en perspective de la face supérieure d'une partie du circuit imprimé de la

figure 4a, en représentation éclatée et coupée partiel-

lement, pour montrer des détails internes;

la figure 4c est une vue en perspective partiel-

le, plus détaillée, d'une partie du dispositif de la figure 4b; et la figure 4d est une vue en perspective d'un noeud de combinaison disposé sur la face inférieure du

dispositif de la figure 4a.

La figure 3 représente, de façon schématique, un dispositif d'amplificateur parallèle ou dispositif

d'amplificateur combiné, selon la présente invention.

Les éléments de la figure 3 correspondant à ceux des figures 1 et 2 sont désignés par les mêmes numéros de référence. Dans la figure 3, les modules amplificateurs a, 20b..., 20c et 20d reçoivent un signal au niveau de leur port d'entrée en provenance d'un diviseur de

puissance à N voies (non représenté dans la figure 3).

Chaque amplificateur 20a, 20b..., 20c et 20d produit un signal amplifié respectivement au niveau de son port de sortie 21a, 21b...,21c et 21d, et applique le signal de

sortie au moyen d'un transformateur adaptateur d'impé-

dance 126a, 126b..., 126c, 126d, respectivement, à un noeud de combinaison 22. Un autre transformateur

adaptateur d'impédance 24 couple le noeud de combinai-

son 22 au port de sortie 14.

Comme dans le cas des figures 1 et 2, les

transformateurs adaptateurs d'impédance 126a, 126b....

126c et 126d peuvent comprendre chacun une ligne de transmission déséquilibrée ayant une longueur égale à N >/4 correspondant à une fréquence proche du centre de la bande de fréquence de fonctionnement, o N est un nombre entier impair. Ordinairement, afin de rendre maximum la largeur de bande, le nombre entier N est égal à l'unité. L'expression ligne de transmission déséquilibrée est bien connue, et se réfère à une ligne de transmission telle qu'une ligne coaxiale, une ligne en microbandes ou similaire, dans laquelle les sections transversales des conducteurs ne sont pas identiques, et dans laquelle le plus grand peut être appelé la

"masse". Des descriptions de telles lignes de transmis-

sion déséquilibrées peuvent se référer seulement au

plus petit conducteur, le plus grand étant sous-

entendu. Un interrupteur de mise en court-circuit 128a, 128b..., 128c, 128d est connecté respectivement au port de sortie de chacun des modules amplificateurs 20a,

b..., 20c, 20d, pour mettre sélectivement en court-

circuit les ports de sortie avec la masse. L'homme de l'art reconnaîtra que ces interrupteurs de mise en

court-circuit 128 connectés à la sortie des amplifica-

teurs sont équivalents aux interrupteurs en ligne ou en série 28 connectés au voisinage d'un noeud 22, comme cela est représenté dans les figures 1 et 2. Pendant le fonctionnement normal, le module amplificateur 20a est mis en réserve, et l'interrupteur 128 est fermé de

facon,à court-circuiter le port de sortie de l'amplifi-

cateur 20a. D'autre part, dans des conditions de fonctionnement normales, les modules amplificateurs b, 20c et 20d sont en ligne et les interrupteurs de

mise en court-circuit 128b, 128c et 128d sont ouverts.

En particulier, quand l'interrupteur 128a est fermé afin de mettre en court-circuit la sortie du module amplificateur 20a, le court-circuit présente par rapport au noeud de combinaison 22 un circuit ouvert, ou une impédance très élevée. Ceci évite l'application d'une charge sur le noeud de combinaison 22 par l'amplificateur redondant, de la même manière qu'avec

l'interrupteur 28a des figures 1 et 2.

Un dispositif d'isolation 130a, 130b..., 130c, d est également connecté au port de sortie de chaque module amplificateur 20a, 20b..., 20c, 20d. Le dispositif d'isolation 130a est typique et est décrit en détail. Le dispositif d'isolation 130a comprend en cascade une première ligne de transmission 140a et une seconde ligne de transmission 144a, qui définissent une voie en série. Une première extrémité de la ligne de transmission 140a est connectée au noeud flottant 32 et l'autre extémité de la ligne de transmission 140a est connectée à une extrémité de la ligne de transmission 144a au niveau d'un noeud intermédiaire 150a. La ligne de transmission 140a a une longueur de N A/4, o N est

un nombre entier impair qui peut être égal à l'unité.

La ligne de transmission 144a a une longueur égale à N N/4, o N est un nombre entier impair qui peut être

égal à l'unité. Un interrupteur de mise en court-

circuit 142a relie de façon contrôlée, le noeud 150a à la masse. L'extrémité de la ligne de transmission 144a éloignée du noeud 150a est connectée au moyen d'un noeud 154a et d'une résistance d'isolation 230a au port de sortie 21a du module amplificateur 20a. Quand l'interrupteur 142a est ouvert, une voie en série est obtenue par les lignes de transmission 140a et 144a, et par la résistance 230a, entre le noeud flottant 32 et

le port de sortie 21a du module amplificateur 20a.

Quand l'interrupteur 142a est fermé pour court-

circuiter le noeud 150a à la masse, une voie en série est mise à la masse en un point situé à une distance de N */4 du noeud 32 et du port de sortie 21a du module amplificateur 20a. L'interrupteur 142a est jumelé à l'interrupteur 128a, comme cela est représenté par la

ligne en pointillés 152a.

Les dispositifs d'isolation 130b, 130c et 130d sont similaires à celui de 130a. Chacun comprend une voie en série s'étendant entre le noeud flottant 32 et la sortie de son module amplificateur associé. La voie en série comprend des première et seconde lignes de transmission et une résistance. Un interrupteur de mise en court-circuit est connecté à la jonction entre les première et seconde lignes de transmission. Chacun des interrupteurs de mise en court-circuit est jumelé à l'interrupteur de mise en court-circuit connecté au

port de sortie du module amplificateur associé.

En fonctionnement, dans des conditions de

fonctionnement normales dans lesquelles les amplifica-

teurs 20b, 20c et 20d fonctionnent, les interrupteurs 128b, 128c et 128d, ainsi que leurs interrupteurs jumelés associés 142b, 142c et 142d, sont ouverts. Les interrupteurs jumelés correspondants 128a et 142a

associés au module amplificateur redondant sont court-

circuités. Dans cette condition de fonctionnement, les signaux amplifiés produits au niveau des ports de sortie des modules amplificateurs 20b, 20c et 20d sont combinés au niveau du noeud de combinaison 22, et le signal résultant de la somme des signaux est tranformé au niveau du port de sortie 14. Les résistances d'isolation 230b, 230c et 230d sont couplées aux ports de sortie de leurs modules amplificateurs respectifs et aux résistances de chacun des autres amplificateurs actifs par quatre longueurs de lignes de transmission en cascade. Plus particulièrement, le noeud 154a, qui est connecté à un côté de la résistance d'isolation 230a, est également connecté par l'intermédiaire des lignes de transmission en cascade 144a, 140a, 140b et 144b, au noeud 154b qui est connecté à un côté de la résistance d'isolation 230b. De façon similaire, le noeud 154a est connecté par l'intermédiaire des lignes de transmission 144a, 140a, 140c et 144c au noeud 154c qui est connecté à un côté de la résistance d'isolation 230c. Par extension, chaque noeud 154 est connecté à tout autre noeud 154 par une voie résultant de quatre lignes de transmission en cascade. Chaque ligne de transmission, selon un mode de réalisation particulier de l'invention, présente une longueur de A/4, et ainsi quatre lignes de transmission en cascade présentent une longueur totale de X. Comme cela est connu de l'homme de l'art, une ligne de transmission ayant une longueur de -A inverse l'impédance et la phase des signaux qui la traversent, par rapport à l'impédance et à la phase initiale. En conséquence, comme pour les modules amplificateurs actifs 20b, 20c et 20d ainsi que pour leurs résistances d'isolation associées 230b, 230c et 230d, c'est seulement au travers des noeuds 154b, 154c et 154d qui

sont directement interconnectés que l'on forme l'équi-

valent du circuit résistif en étoile du type Wilkinson,

équivalent à celui décrit dans l'article mentionné ci-

dessus, dont l'auteur est Russell, et qui fournit l'isolation souhaitée parmi les ports de sortie des

modules amplificateurs.

D'autre part, le court-circuit appliqué au niveau du port de sortie 21a de l'amplificateur 20a constitue un circuit ouvert du fait de la ligne de transmission de longueur X/4 126a, par rapport au noeud de

combinaison 22, comme cela a été mentionné précédem-

ment. En outre, l'interrupteur de mise en court-circuit 122a qui courtcircuite le noeud 150a à la masse constitue une impédance élevée par l'intermédiaire de la ligne de transmission de longueur X/4 140a par rapport au noeud flottant 32, ce qui tend à empêcher toute puissance du signal de traverser le dispositif d'isolation 130a, et ce qui tend ainsi à réduire la dissipation dans la résistance 230a. D'autre part, l'interrupteur de mise en court-circuit 142a présente

une impédance élevée du fait de la ligne de transmis-

sion de longueur A/4 144a, par rapport au noeud 154a.

Puisque la résistance d'isolation 230a est connectée au noeud de haute impédance 154a, un faible courant résiduel tend à s'écouler au travers de la résistance 230a, ce qui tend à rendre minimum la dissipation de

puissance dans la résistance 230a.

Il en va ainsi pour fournir l'isolation pendant ces instants o le module amplificateur 20a est en ligne et est concerné, la résistance d'isolation 230a pouvant être située ou connectée n'importe o le long de la voie en série définie par les lignes de trans- mission 140a et 144a, y compris au niveau de l'extrémité, comme représenté en figure 3. Par exemple, la résistence 230a peut être située n'importe o ailleurs que dans la ligne de transmission 140a, n'importe o dans la ligne de transmission 144a, ou bien sa résistance peut être divisée parmi les lignes de transmission (dans ce but, les noeuds 150a et 154a

sont traités comme s'ils avaient une longueur nulle).

D'autre part, quand des pertes se produisent dans les composants à l'état hors ligne, certaines localisations

sont préférées. Quand l'interrupteur 142a court-

circuite le noeud 150a à la masse, cela crée un point de faible impédance. Des tensions de signal résiduelles faibles peuvent en résulter dans le cas de courants de signal relativement forts situés à proximité des points de faible impédance. Par conséquent, les pertes dans une résistance en série tendent à être les plus faibles dans les points situés à une distance de N A/4 des

courts-circuits. Une telle localisation de la résis-

tance d'isolation 230 est représentée en figure 3, cette localisation étant séparée du noeud 150a par la longueur >-/4. Une autre localisation correspondante (non représentée) de la résistance d'isolation 230 peut être située à l'extrémité de la ligne de transmission

140a qui est éloignée du noeud 150a. Naturellement, ces mêmes arguments peuvent être développés quel que soit

l'amplificateur, quel que soit le module ou quels que soient les modules qui sont rendus inactifs du fait de leur défaillance ou de leur

mise en réserve. Quand n'importe lequel des inter-

rupteurs 128a, 128b..., 128c, 128d, ainsi que des interrupteurs associés 142a, 142b..., 142c, 142d sont ouverts, la puissance peut passer depuis le port de sortie associé 21 des modules amplificateurs actifs 20 au moyen du transformateur adaptateur d'impédance 126 juqu'au noeud de combinaison 22, et les résistances d'isolation associées 230 sont effectivement connectées ensemble à leurs noeuds 154. D'autre part, quand une paire ou des paires d'interrupteurs associés 128 et 142 court- circuitent leurs noeuds associés, la puissance ne o10 peut pas atteindre le noeud de combinaison 22, et une impédance élevée est présentée aux noeuds 22 pour réduire ou éliminer l'interaction. Simultanément, l'interrupteur ou les interrupteurs court-circuités 142 découplent la résistance ou les résistances d'isolation

associées 230 de toutes les autres résistances d'isola-

tion, pour réduire ou éliminer la consommation de puissance dans cette ou ces résistances d'isolation découplées. La figure 4a est un schéma de principe qui

illustre l'implantation physique des lignes de trans-

mission et des interrupteurs dans un circuit imprimé 308, selon un mode de réalisation particulier d'une

partie du combinateur, selon la présente invention.

Dans la figure 4a, les éléments correspondant à ceux de la figure 3 portent respectivement les mêmes numéros de référence. Le combinateur représenté en figure 4a est capable de combiner le signal provenant de six modules ou sources amplificateurs, ou provenant de moins de six de ces modules ou sources, avec les autres modules restant en réserve. Dans la partie gauche de la figure 4a, un noeud de combinaison 22 est connecté à un port de sortie 14 par l'intermédiaire d'un transformateur adaptateur d'impédance 24. Dans la partie droite de la figure 4a, les lignes de transmission représentées par les lignes 262a, 262b, 262c, 262m, 262n et 262d sont adaptées pour recevoir le signal en provenance des modules ou sources amplificateurs associées, et pour diriger le signal vers les interrupteurs de mise en court-circuit représentés par les cercles 128a, 128b, 128c, 128m, 128n et 128d, qui sont disposés le long

d'une voie circulaire équidistante du noeud de combi-

naison 22. Les interrupteurs de mise en court-circuit 128a, 128b, 128c, 128m, 128n et 128d sont connectés respectivement au noeud de combinaison 22 par des lignes de transmission équidistantes 126a, 126b, 126c, 126m, 126n et 126d. A partir des interrupteurs de mise en court-circuit 128a, 128b, 128c, 128m, 128n et 128d, des lignes de transmission complémentaires 144a, 144b, 144c, 144m, 144n et 144d s'étendent respectivement parallèlement aux lignes de transmission 262 afin de se

connecter avec les interrupteurs de mise en court-

circuit 142a, 142b, 142c, 142m, 142n et 142d. Les interrupteurs de mise en court-circuit 142a à 142d sont disposés le long d'une partie de la voie circulaire centrée sur un point 31. Comme cela est représenté en figure 4a, le point 31 est centré à l'intérieur du noeud de combinaison 32, qui est disposé sur la face inférieure du circuit imprimé, comme cela sera décrit ci-après. Les interrupteurs de mise en court-circuit 142a, 142b, 142c, 142m, 142n et 142d représentés en figure 4a des lignes de transmission à microbandes 240a, 240b, 240c, 240m, 240n et 240d qui s'étendent sur la surface supérieure du circuit sont disposés de façon coaxiale par rapport aux lignes à microbandes respectives 144a, 144b, 144c, 144m, 144n et 144d, respectivement par des traversées ménagées dans le circuit imprimé 260a, 260b, 260c, 260m, 260n et 260d. Les traversées 260 sont

décrites plus en détail en relation avec la figure 4b.

Sur la face inférieure des circuits imprimés représen-

tés dans la figure 4a, les lignes de transmission 140a, b, 140c, 140m, 140n et 140d s'étendent depuis les traversées radialement vers le noeud de combinaison 32, et constituent une connexion avec celui-ci, comme cela

est décrit en détail en relation avec la figure 4d.

La figure 4b est une vue en perspective d'une partie de la structure du combinateur représenté en

figure 4a. Dans la figure 4b, les éléments correspon-

dant à ceux de la figure 4a sont désignés par les mêmes numéros de référence. Dans la figure 4b, un circuit imprimé 308 comprend un substrat diélectrique ou non conducteur 310, une métallisation inférieure 312 qui

constitue principalement un plan de masse, à l'excep-

tion de ce qui est décrit en relation avec la figure 4d. Le circuit imprimé 308 comprend sur sa surface supérieure une autre métallisation qui définit des zones de plan de masse supérieures 314a et 314b, et qui définit également des lignes de transmission à microbandes 262b, 126b, 144b, et une partie de la ligne

de transmission 240b.

Comme cela est représenté en figure 4b, les plans de masse 314a et 314b comportent une pluralité de trous 356 qui sont constitués par des parties supérieures de

trous de passage métallisés qui forment des inter-

connexions électriques des plans de masse supérieurs 314a et 314b avec la partie de plan de masse de la métallisation inférieure 312. La ligne de transmission en microbande 262b s'étend jusqu'à l'intersection avec les lignes de transmission 126b et 144b. La ligne de transmission 144b traverse le trou de passage 318 pour se connecter au conducteur central 260b d'un câble coaxial 340b, le conducteur extérieur de ce câble coaxial étant soudé à la métallisation inférieure 312 en des points tels que 141. Les connexions de ce type sont parfaitement connues de l'art antérieur et ne nécessitent pas d'explication complémentaire. Comme cela est également représenté en figure 4b, les interrupteurs de mise en court-circuit 128b et 142b sont représentés de façon éclatée, c'est-à-dire

éloignés du circuit imprimé. Des détails de l'interrup-

teur de mise en court-circuit 142b sont illustrés en relation avec la figure 4c, et l'interrupteur de mise

en court-circuit 128b est similaire.

La figure 4c est une vue en perspective d'une partie du circuit imprimé de la figure 4b située au voisinage de l'interrupteur de mise en courtcircuit 142b, l'interrupteur étant assemblé sur le circuit imprimé. Dans la figure 4c, les éléments correspondant à ceux de la figure 4b sont désignés par les mêmes

numéros de référence. L'interrupteur de mise en court-

circuit 142b de la figure 4c comprend un piston électriquement conducteur et amagnétique 320b supporté

par un ressort en forme de diaphragme conducteur 340.

Le bord extérieur du ressort en forme de diaphragme 340 est relié électriquement, par exemple par soudage, au plan de masse inférieur 312 autour de la périphérie du trou 318. La position naturelle du ressort en forme de diaphragme 340 est choisie en relation avec la longueur du piston 320b de sorte que l'extrémité supérieure 348 du piston 320b ne soit pas en contact avec la surface inférieure d'un élément de pontage conducteur 316 qui enjambe le trou 318 depuis la ligne de transmission

344b jusqu'à la ligne de transmission 240b. Un électro-

aimant représenté par le repère 326 est supporté par un boîtier 327 fixé par collage sur la surface inférieure du conducteur formant masse 312, et lorsqu'il est alimenté par le conducteur 320, il attire un noyau magnétique 320a fixé sur la partie inférieure du piston 320b. Quand l'électro-aimant 326 est alimenté, le noyau 320a est entraîné vers le haut et tend à pousser l'extrémité supérieure 340a du piston conducteur 320b pour l'amener en contact avec la surface inférieure du conducteur de pontage 316, afin de mettre à la masse les lignes de transmission. La structure décrite ici

est similaire à celle décrite dans le brevet des Etats-

Unis n 4 782 313 publié le ler novembre 1988, à l'exception du fait que le conducteur de pontage 316 est immobile et reste en permanence en contact avec les

deux lignes de transmission 144b et 240b.

Comme cela est mentionné en relation avec les figures 4a et 4b, les lignes de transmission qui ont la forme de conducteurs coaxiaux s'étendent depuis les points des trous de métallisation du circuit imprimé 260 jusqu'à la région du noeud de combinaison 32. La figure 4d représente une vue en perspective des détails du noeud de combinaison 32 qui est disposé sur la face inférieure du circuit imprimé 308. Les éléments de la figure 4d correpondant à ceux des figures 4a à 4c sont désignés par les mêmes numéros de référence. Dans la figure 4d, un trou annulaire 396 est ménagé dans le conducteur de masse 312 et définit une autre région conductrice qui constitue le noeud de combinaison 32. A l'intérieur de l'ouverture annulaire 396, un groupe de plots de connexion conducteurs 394a, 394b, 394c, 394m..., constituent des points de soudage pour l'interconnexion des résistances avec les lignes de transmission. Les connexions sont similaires, et par conséquent on décrira en détail seulement la connexion de la résistance 392b avec la ligne de transmission 340b. Comme cela est représenté en figure 4d, le

conducteur extérieur de la ligne de transmission coa-

xiale 340b est connecté au plan de masse 312 par une soudure 382. Le conducteur central 384b de la ligne de transmission coaxiale 340b s'étend en travers d'une partie de l'ouverture ou espace annulaire 396 et est soudé au plot de soudage 394b. Une résistance se présentant sous forme d'une pastille rectangulaire désignée par le repère 392b comporte des métallisations d'extrémités 386 et 390. La métallisation d'extrémité 386 est soudée au plot conducteur 394b, et le corps de la résistance 392b s'étend en travers de la partie de l'ouverture ou espace 396 de sorte que la métallisation d'extrémité 390 se trouve adjacente à un bord du plot de combinaison 32. Une connexion est réalisée entre la métallisation d'rextrémité 390 et le noeud de

combinaison 32 à l'aide de soudures 388.

D'autres modes de réalisation de l'invention apparaîtront à l'évidence à l'homme du métier. Par exemple, des modules amplificateurs à semiconducteur disposés en parallèle ont été décrits, mais des amplificateurs à tubes à onde progressive ou d'autres types d'amplificateurs peuvent être disposés en parallèle d'une façon similaire. Au lieu d'utiliser des

modules amplificateurs, la puissance provenant d'oscil-

lateurs en cohérence de phase peut être combinée de la même manière. Dès lors qu'un seul module amplificateur a été décrit en tant que module maintenu en réserve, une pluralité de ces modules peut être ainsi maintenue en réserve. Le jumelage des interrupteurs peut être réalisé mécaniquement par une connexion électrique en série, comme cela est représenté, ou par une commande

séparée provenant de circuits logiques.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'amplificateur parallèle destiné à fonctionner à une certaine fréquence, caractérisé en ce qu'il comprend: - une première pluralité d'amplificateurs (20a à 20d), chacun comprenant un port de sortie (21a à 21d), pour produire un signal amplifié au niveau de ce port de sortie, les amplitudes du signal amplifié au niveau de chacun des ports de sortie étant égales de façon nominale; - un noeud de combinaison de puissance (22); - une pluralité, égale à la dite première pluralité, de premiers transformateurs adaptateurs d'impédance (126a à 126d), chacun de ces premiers transformateurs adaptateurs d'impédance étant couplé au port de sortie de l'un des amplificateurs, tous les premiers transformateurs adaptateurs d'impédance étant également couplés au noeud de combinaison de puissance (22), afin de coupler les signaux amplifiés à partir de la première pluralité d'amplificateurs devant être combinés au niveau du noeud de combinaison de puissance; - une pluralité, égale à la dite première pluralité, de premiers moyens d'interrupteurs de mise en court-circuit commandables (128a à 128d), chacun de

ces premiers moyens d'interrupteurs de mise en court-

circuit étant couplé au port de sortie de l'un des amplificateurs, afin de mettre en court-circuit, de façon commandable, le port de sortie de l'un ou de plusieurs des amplificateurs; - un second noeud (32); - une pluralité, égale à la dite première pluralité, de moyens d'isolation commutés (130a à d), chacun de ces moyens d'isolation commutés comprenant une voie en série s'étendant depuis le port de sortie (21a à 21d) de l'un des amplificateurs jusqu'au second noeud (32), la voie en série comprenant des premières et secondes lignes de transmission en cascade (140a à 140d..., 144a à 144d) définissant une jonction (150a à 150d) entre celles-ci, chacune de ces premières et secondes lignes de transmission ayant une longueur égale à un nombre entier impair de fois le quart d'une longueur d'onde proche de celle de la fréquence de fonctionnement, chacun de ces moyens d'isolation commutés comprenant en outre des seconds moyens d'interrupteurs de mise en court-circuit (142a à 142d) couplés à la jonction entre les premières et secondes lignes de transmission, afin de mettre en court-circuit les premières et secondes lignes de transmission en un endroit éloigné du second noeud (32) et du port de sortie de l'amplificateur associé (21a à 21d), chacun de ces moyens d'isolation commutés comprenant aussi un moyen de résistance en série (230a à 230d) associé à la voie en série, afin de dissiper l'énergie associée aux modes de fonctionnement non souhaités du dispositif d'amplificateur parallèle, lorsque le second moyen d'interrupteur qui est associé au moyen de résistance en série est ouvert, le second

interrupteur, lorsqu'il est fermé, évitant la dissipa-

tion de puissance dans le moyen de résistance en série.

2. Dispositif selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que le nombre entier impair est égal à

l'unité.

3. Dispositif selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que chacun des premiers transformateurs adaptateurs d'impédance (126a à 126d) comprend une ligne de transmission ayant une longueur égale à un second nombre entier impair de fois le quart de

longueur d'onde de la fréquence de fonctionnement.

4. Dispositif selon la revendication 3, carac-

térisé en ce que le second nombre entier est égal à l'unité.

5. Dispositif selon la revendication 4, carac-

térisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de transformation d'impédance (24) de sortie couplé entre le noeud de combinaison de puissance (22) et un port de

sortie (14) du dispositif d'amplificateur parallèle.

6. Dispositif selon la revendication 5, carac-

térisé en ce que le dispositif de transformation d'impédance de sortie comprend une quatrième ligne de transmission ayant une longueur égale à un troisième nombre entier impair multiplié par deux fois le quart

de longueur d'onde de la fréquence de fonctionnement.

7. Dispositif selon la revendication 6, carac-

térisé en ce que le troisième nombre entier est égal à l'unité.

8. Dispositif selon la revendication 1, carac-

térisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de commande couplé aux premiers et aux seconds moyens d'interrupteurs de mise en court-circuit (128a à 128d;

142a à 142d) pour, lorsque le premier moyen d'interrup-

teur de mise en court-circuit associé à l'un particulier des amplificateurs est dans un état fermé ou dans un état ouvert, commander le second moyen d'interrupteur de mise en court-circuit associé à cet amplificateur particulier suivant un état correspondant.

9. Combinateur caractérisé en ce qu'il comprend: - une pluralité de noeuds de réception adaptés pour recevoir mutuellement les signaux en phase devant être combinés; - un noeud de combinaison (22); - un moyen couplé au noeud de combinaison et à la première pluralité de noeuds de réception pour coupler le signal provenant de chacun des noeuds au noeud de combinaison, avec mutuellement une phase égale; - une pluralité, égale à la dite première pluralité, de premiers moyens d'interrupteurs de mise en court- circuit (128a à 128d), chacun des premiers moyens d'interrupteurs de mise en court-circuit étant couplé à l'un des noeuds pour, lorsqu'il est conducteur, présenter une faible impédance au niveau du signal associé pour éviter ainsi sa combinaison au niveau du noeud de combinaison (22); un second noeud (32); - une pluralité, égale à la dite première pluralité, de dispositifs d'isolation (130a à 130d), chacun des dispositif d'isolation comprenant les premières et secondes lignes de transmission en cascade pour définir une voie en série s'étendant entre le second noeud (32) et l'un des noeuds de réception (21a à 21d), et pour définir aussi un noeud intermédiaire (150a à 150d) s'étendant entre les premières et secondes lignes de transmission (140a à 140d; 144a à 144d), chacun des dispositifs d'isolation comprenant en outre un moyen d'interrupteur de mise en court-circuit intermédiaire (142a à 142d) couplé au noeud intermédiaire pour court-circuiter les premières et

secondes lignes de transmission, le moyen d'inter-

rupteur de mise en court-circuit intermédiaire étant jumelé avec l'un des premiers moyens d'interrupteurs de mise en court-circuit (128a à 128d); et - une pluralité, égale à la dite première pluralité, de moyens de résistances (230a à 230d), l'un des moyens de résistances étant associé à la voie en

série de chacun des dispositifs d'isolation.

10. Combinateur selon la revendication 9, carac-

térisé en ce que chacune des premières lignes de transmission a une longueur égale à N */4, o N est un

nombre entier impair.

11. Combinateur selon la revendication 10,

caractérisé en ce que N est égal à l'unité.

12. Combinateur selon la revendication 10, caractérisé en ce que chacune des secondes lignes de transmission a une longueur égale à M */4, o M est un

nombre entier impair.

13. Combinateur selon la revendication 12,

caractérisé en ce que M=N=1.

14. Combinateur selon la revendication 9, caractérisé en ce que chacun des moyens de résistances comprend un composant discret (392a à 392d) formant résistance.

15. Combinateur selon la revendication 9, caractérisé en ce que chacun des moyens de résistances est situé dans l'une des voies en série qui lui est

associée, en un point éloigné d'un noeud intermédiaire.

16. Combinateur selon la revendication 15, caractérisé en ce que chacun des moyens de résistances

est localisé en un point adjacent au second noeud (32).

17. Combinateur selon la revendication 15, caractérisé en ce que chacun des moyens de résistances est localisé en un point adjacent aux noeuds de réception.