FR2720882A1 - Dispositif d'interconnexion et/ou de traitement pour signaux radiofréquence. - Google Patents
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Abstract
La présente invention se rapporte principalement aux dispositifs d'interconnexion et/ou de traitement pour signaux radiofréquence, notamment du type combineur de signaux, répartiteur de signaux ou diviseur, multiplexeur temporel, démultiplexeur temporel, multiplexeur fréquentiel, amplificateur, atténuateur, lignes à retard variable, ou circuit de mise en forme du signal du type modulateur vectoriel. Un dispositif selon l'invention comporte des cellules de commutation avantageusement à transistor à effet de champ double grille et un générateur de signaux de commande assurant les commutations permettant d'établir les fonctions désirées. La présente invention s'applique principalement aux équipements militaires, tels que les radars, aux équipements spatiaux tels que les satellites ainsi qu'aux équipements de télécommunication.
Description
DISPOSITIF D'INTERCONNEXION ET/OU DE TRAITEMENT POUR
SIGNAUX RADIOFREQUENCE
La présente invention se rapporte principalement aux dispositifs d'interconnexion et/ou de traitement pour signaux radiofréquence, notamment du type combineur de signaux, répartiteur de signaux ou diviseur, multiplexeur temporel, démultiplexeur temporel, multiplexeur fréquentiel, amplificateur, atténuateur, lignes à retard variable, ou circuit de mise en forme
du signal du type modulateur vectoriel.
US-A-4 983 865 décrit une matrice de commutation pour signaux radiofréquence mettant en oeuvre des lignes d'entrée du signal reliées à des lignes de sortie du signal par des transistors à effet de champ à double grille (dual gate FET en terminologie anglo-saxonne). Ce document indique que les matrices s'appliquent à des dispositifs de commutation permettant de connecter sélectivement une pluralité d'entrées à une pluralité de sorties, une pluralité d'entrées à une sortie unique ou une entrée unique à une pluralité de sorties. Toutefois, ce Brevet indique que les éléments de commutation sont normalement commandés de manière à ce que, à un
moment donné, une entrée soit connectée à une sortie.
On connaît, d'autre part, divers dispositifs d'interconnexion et/ou de traitement des signaux radiofréquence ne donnant pas entièrement satisfaction en ce qui concerne la bande passante, le temps de réponse, l'encombrement, la consommation électrique des signaux de commande de
fonctionnement, les pertes d'insertion ou les atténuations du signal.
C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir un dispositif d'interconnexion et/ou de traitement de signaux radiofréquence
ayant une large bande passante.
C'est également un but de la présente invention d'offrir un dispositif d'interconnexion et/ou de traitement de signaux radiofréquence rapides. C'est aussi un but de la présente invention d'offrir un dispositif d'interconnexion et/ou de traitement de signaux radiofréquence ayant un faible encombrement. C'est également un but de la présente invention d'offrir un dispositif d'interconnexion et/ou de traitement de signaux radiofréquence
présentant une faible consommation électrique.
C'est aussi un but de la présente invention d'offrir un dispositif d'interconnexion et/ou de traitement de signaux radiofréquence engendrant
des pertes ou des atténuations faibles.
C'est également un but de la présente invention d'offrir un dispositif d'interconnexion et/ou de traitement de signaux radiofréquence bidirectionnel. Ces buts sont atteints selon l'invention par un dispositif comportant des cellules de commutation avantageusement à transistor à effet de champ double grille et un générateur de signaux de commande assurant
les commutations permettant d'établir les fonctions désirées.
L'invention a principalement pour objet un dispositif d'interconnexion et/ou de traitement de signal comportant une pluralité d'entrées et/ou de sorties, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de cellules de commutation, chacune comprenant un élément de commutation radiofréquence unidirectionnelle reliant sur commande la ou les entrée(s) à la ou aux sortie(s), et un circuit de commande simultané et/ou séquentiel de l'état passant ou bloqué des divers éléments de commutation unidirectionnelle de manière à réaliser l'interconnexion ou les traitements de signal
radiofréquence désirés.
2 0 L'invention a également pour objet un dispositif, caractérisé en ce que les éléments de commutation sont des transistors à effet de champ
double grille.
L'invention a également pour objet un combineur/diviseur de puissance comportant: - n (n étant un entier supérieur à 1) premières lignes d'entrée formant les n entrées du combineur et/ou les n sorties du diviseur de puissance, - une deuxième ligne d'entrée formant la sortie du combineur ou l'entrée du diviseur de puissance, - une troisième ligne de sortie connectée à la deuxième ligne d'entrée formant la sortie du combineur et/ou l'entrée du diviseur de puissance, - n quatrièmes lignes de sortie, chacune connectée à une des n premières lignes d'entrée formant les n entrées du combineur et/ou les n 3 5 sorties du diviseur de puissance, - n premiers éléments de commutation reliant sur commande les n premières lignes d'entrée formant les n entrées du combineur et/ou les n sorties du diviseur de puissance à la troisième ligne de sortie, - n seconds éléments de commutation reliant sur commande la deuxième ligne d'entrée formant la sortie du combineur et/ou l'entrée du diviseur de puissance aux n quatrièmes lignes de sortie connectées aux n lignes d'entrée formant les n entrées du combineur et/ou les n sorties du
diviseur de puissance.
L'invention a également pour objet un combineur et/ou diviseur de puissance, caractérisé en ce qu'il comporte: a) un premier bloc de n x n cellules de commutation comportant: - n lignes d'entrée formant les n entrées du combineur et/ou les n sorties du diviseur de puissance, - une première ligne de sortie, - n premiers éléments de commutation, et b) un second bloc de commutation comportant: - une ligne d'entrée formant la sortie du combineur et/ou l'entrée du diviseur de puissance, - n lignes de sortie connectées aux lignes d'entrée formant les n entrées du combineur et/ou les n sorties du diviseur de puissance, et
- n seconds éléments de commutation.
L'invention a également pour objet un dispositif de transmission, caractérisé en ce qu'il comporte: a) un multiplexeur comprenant: - n (n étant un entier supérieur à 1) lignes d'entrées, - une ligne de sortie, n éléments de commutation reliant les n lignes d'entrée à la ligne de sortie: b) un démultiplexeur comprenant: - une ligne d'entrée, - n lignes de sortie, - n éléments de commutation reliant sur commande, la ligne d'entrée aux n lignes de sortie; c) une ligne de transmission assurant la connexion de la ligne de sortie du multiplexeur à la ligne d'entrée du démultiplexeur, d) au moins un circuit de commande assurant la commutation séquentielie synchrone des éléments de commutation du multiplexeur et du démultiplexeur. L'invention a également pour objet un dispositif de transmission, caractérisé en ce qu'il comporte: a) un multiplexeur comprenant - n (n étant un entier supérieur à 1) lignes d'entrées, - une ligne de sortie, - n éléments de commutation reliant les n lignes d'entrée à la ligne de sortie: b) n filtres passe-bande centrés sur n fréquences, chacun connecté à l'une des n lignes d'entrée du multiplexeur; c) un démultiplexeur comprenant - une ligne d'entrée, - n lignes de sortie, - n éléments de commutation reliant sur commande, la ligne d'entrée aux n lignes de sortie; d) une ligne de transmission reliant la ligne de sortie du multiplexeur à la ligne d'entrée du démultiplexeur; 2o e) au moins un circuit de commande assurant la commutation synchrone, séquentielle ou simultanée des éléments de commutation du
multiplexeur et des éléments de commutation du démultiplexeur.
L'invention a également pour objet un dispositif de commande numérique de l'amplitude d'un signal radiofréquence, caractérisé en ce qu'il comporte une entrée et une sortie susceptibles d'être reliées, sur commande, par une pluralité d'éléments de commutation disposés en parallèle, I'amplitude du signal de sortie étant une fonction croissante du nombre d'éléments de commutation reliant effectivement l'entrée à la sortie, de préférence cette
amplitude est proportionnelle audit nombre.
3 0 L'invention a également pour objet un dispositif, caractérisé en ce qu'il comporte: a) un bloc de commutation comportant une pluralité de lignes d'entrée connectées en série et une pluralité de lignes de sortie; b) un second bloc de commutation comportant une pluralité de 3 5 lignes de sortie connectées en série et une pluralité de lignes d'entrée; c) des moyens de connexion reliant chacune des lignes de sortie du premier bloc de commutation à une unique ligne d'entrée du second
bloc de commutation.
L'invention a également pour objet un dispositif, caractérisé en cequ'il comporte: a) un diviseur de puissance b) un premier ensemble d'atténuateur de diverses valeurs connectées aux diverses sorties du diviseur de puissance; c) un bloc de commutation dont chaque entrée est connectée 13 à la sortie de l'un des atténuateurs du premier ensemble des atténuateurs; d) un second ensemble de résistance de diverses valeurs dont les entrées sont connectées aux lignes de sortie du bloc de commutation: e) un combineur dont chaque entrée est connectée à la sortie de l'un des atténuateurs du second ensemble d'atténuateur. L'invention a également pour objet un modulateur vectoriel, caractérisé en ce qu'il comporte un premier bloc de commutation comportant une pluralité de lignes d'entrée reliées par des lignes à retard et des lignes de sortie connectées aux lignes d'entrée d'un second bloc de commutation dont
0 Oles lignes de sortie sont connectées en série.
L'invention sera mieux comprise au moyen de la description
ci-après et des figures données comme des exemples non limitatifs et sur lesquelles: - la figure 1 est un schéma électrique de l'exemple préféré de réalisation d'une matrice de commutation susceptible d'être mise en oeuvre dans un dispositif selon l'invention: - la figure 2 est un schéma d'un combineur bidirectionnel selon la présente invention; - la figure 3 est un schéma d'une variante de réalisation du combineur de la figure 2; - la figure 4 est un schéma d'un multiplexeur démultiplexeur temporel selon la présente invention; - la figure 5 est un schéma d'un multiplexeur démultiplexeur temporel birectionnel selon la présente invention; - la figure 6 est un schéma d'un multiplexeur fréquentiel selon la présente invention: - la figure 7 est un schéma d'un premier exemple de réalisation d'un dispositif de commande d'amplitude d'un signal transmis; - la figure 8 est un schéma d'un deuxième exemple de réalisation d'un circuit de commande d'amplitude d'un signal transmis; - la figure 9 est un schéma d'un dispositif de mise en forme de
signal de type modulateur vectoriel.
Sur les figures 1 à 9. on a utilisé les mêmes références pour
désigner les mêmes éléments.
Le bloc de commutation 1 susceptible d'être mis en oeuvre dans un dispositif selon l'invention et tel que représenté à la figure 1 comprend m lignes d'entrée El-E'l, E2-E'2,... Em-E'm (m étant égal à 4 dans l'exemple non limitatif illustré) et n lignes de sortie S1-S'1, S2S'2,... Sn-S'n (n étant égal à 4 dans l'exemple non limitatif illustré). Chaque ligne d'entrée Ei-E'i (1,< i < m) comprend n + 1 inductances L montées en série. Chaque ligne de sortie
Sj-S'j (1. j n) comprend m + 1 inductances L montées en série.
Chaque ligne d'entrée Ei-E'i est reliée à chaque ligne Sj-S'j par l'intermédiaire d'un élément de commutation constitué par un transistor Tij à effet de champ à double grille G1 et G2. Plus précisément, la grille G1 d'un transistor Tij est reliée à une ligne Ei-E'i en un point situé entre deux inductances consécutives L de celle-ci, alors que son drain D est relié à la ligne de sortie Sij correspondante en un point situé entre deux inductances consécutives L de celle-ci. La seconde grille G2 du transistor Tij est reliée à une borne de commande cij sur laquelle un signal de tension est appliqué pour commander le transistor Tij à l'état passant ou à l'état bloqué, alors que
sa source S est reliée à une masse 3.
Les lignes d'entrée Ei-E'i et les lignes de sortie Si-S'i sélectivement reliées entre elles par les transistors Tij sont disposées selon une configuration matricielle orthogonale o, en considérant la figure 1, les lignes d'entrée parallèles sont disposées horizontalement et les lignes de
sortie parallèles sont disposées verticalement.
Chaque ligne d'entrée Ei-E'i forme une ligne à retard qui comprend l'ensemble des inductances L et l'ensemble des capacités des grilles G1 des transistors Tij. D'une manière analogue, chaque ligne de sortie SjS'j forme une ligne à retard qui comprend l'ensemble des inductances L et
3 5 I'ensemble des capacités des drains D des transistors Tij.
D'une manière générale, si l'on considère le montage de la figure 1, une première extrémité de chaque ligne Ei-E'i constitue une première borne d'entrée Ei, et une seconde extrémité constitue une seconde borne d'entrée E'i qui, pour certaines applications, peut être reliée à la masse 3 par I'intermédiaire d'une impédance de charge terminale Z telle qu'une résistance d'une valeur de 50 Ohms par exemple. Une première extrémité de chaque ligne de sortie Sj-S'j constitue une première borne de sortie Sj, une seconde extrémité opposée à ladite première extrémité constitue une seconde borne de sortie S'j reliée par une impédance de charge terminale Z à une source
d'alimentation V de + 5 Volts par exemple.
Chaque transistor à effet de champ Tij peut être considéré comme une source de courant commandée en tension. Ainsi, une tension positive par rapport aà la masse appliquée sur l'entrée de commande cij fait passer le transistor à l'état conducteur dans lequel il assure le passage et une faible amplification des signaux radiofréquence, alors qu'une tension
légèrement négative le maintient dans un état bloqué.
Le bloc de commutation 1 est donc formé par une matrice d'éléments de commutation permettant de relier sélectivement sur commande
une ou des lignes d'entrée à une ou des lignes de sortie.
0 oLe bloc de commutation 1 suivant le montage tel que
représenté à la figure 1 présente les caractéristiques suivantes.
Par définition, les capacités de la grille G1 et du drain D de chaque transistor T restent sensiblement invariables quel que soit l'état
passant ou bloqué du transistor. Dans ces conditions, tout signal qui est ap-
2 5 pliqué à une borne Ei ou E'i d'une ligne d'entrée Ei-E'i voit toujours une même impédance formée par l'ensemble des inductances L, des capacités de la grille Gl des transistors T associés à cette ligne et éventuellement l'impédance de charge Z. Dans ces conditions, tout signal appliqué à la borne Ei ou E'i ne subira aucune perturbation ou distorsion le long de la ligne d'entrée Ei-E'i. D'une manière analogue, tout signal présent sur une ligne d'entrée Ei-E'i qui est commute sur une ligne de sortie Sj-S'j par l'élément de commutation Tij associé, voit également toujours la même impédance constituée par les inductances L, les capacités de drain des transistors T et éventuellement l'impédance terminale Z, si bien que ce signal ne subira pas
de perturbation ou de distorsion le long de cette ligne de sortie Sj-S'j.
Il en résulte qu'un signal appliqué sur l'une des bornes d'entrée Ei du bloc de commutation peut être simultanément envoyé sur plusieurs bornes de sortie S1 et S'1, S2 et S'2,..., Sn et S'n du bloc, ce qui correspond à un mode de fonctionnement en diffusion simultanée qui est utilisé dans de nombreuses applications décrites ci-après. D'une manière générale, ce bloc de commutation 1 étant plus particulièrement destiné à des applications radiofréquence, les retards effectifs apportés par les lignes à retard sont minimes et peuvent souvent être négligés, c'est-à- dire tant que la période du signal radiofréquence considéré n'est pas du même ordre de grandeur que le retard apporté par le bloc de commutation. Bien évidemment et si nécessaire, ces retards peuvent être compensés par exemple par l'intermédiaire d'un autre bloc de commutation
placé en amont ou, au contraire, utilisé pour assurer le retard désiré.
Bien entendu, le bloc de commutation 1 permet de sélectionner une combinaison d'entrée quelconque qui peut être associée à une combinaison de sortie quelconque. Il suffit pour cela de commander en
correspondance les états passant ou bloqué des transistors Tij.
Bien que les transistors Tij à effet de champ à double grille représentent des performances particulièrement élevées, il est bien entendu que la mise en oeuvre d'autres types d'éléments de commutation unidirectionnels entre les lignes d'entrées Ei-E'i et les lignes de sortie Sj-S'j, comme par exemple des transistors à effet de champ ou des diodes PIN, ne
sortent pas du cadre de la présente invention.
Sur les figures 2 à 9, les éléments de commutation unidirectionnels mis en oeuvre, avantageusement les transistors à effet de champ à double grille, sont symbolisés par des flèches obliques 4 ou 4.ij
reliant des lignes d'entrée Ei-E'i aux lignes de sortie Sj-S'j.
Il est bien entendu que le nombre de lignes d'entrée et/ou de
sortie n'est donné qu'à titre d'exemples non limitatifs.
Sur la figure 2, on peut voir un dispositif d'interconnexion bidirectionnel formant un combineur assurant la sommation analogique des signaux radiofréquence des quatre lignes d'entrée vers une ligne de sortie ou formant diviseur de puissance de l'énergie radiofréquence provenant de cette ligne entre les quatre lignes formant les entrées du combineur. Le dispositif de la figure 2 comporte deux blocs 1 de commutation chacun comportant une matrice de 4x4 cellules de commutation. Des bornes E1 à E4 des lignes d'entrée El-E'l à E4-E'4 du premier bloc forment les entrées du combineur et les sorties du diviseur de puissance. La borne E'4 de la ligne d'entrée E4-E'4 du second bloc 1 forme la sortie du combineur et l'entrée du diviseur de puissance. Les bornes E'l, E'2, E'3, E'4 du premier bloc 1 sont connectées respectivement aux bornes S'1, S'2. S'3, S'4 du second bloc 1. La borne Sl du premier bloc 1 est connectée à la borne E4 du second bloc 1. En mode combineur, un circuit de commande 5 permet de basculer simultanément dans l'état passant les éléments de commutation 4.11, 4.21, 4.31, 4.41 reliant respectivement les lignes d'entrée E1-E'l, E2-E'2, E3-E'3, E4-E'4 à la ligne de o sortie S1-S'1 du premier bloc 1. assurant la connexion des bornes El, E2, E3, E4 à la borne E'4 du deuxième bloc 1. Les éléments de commutation 4.11, 4.21, 4.31 et 4.41 correspondent dans l'exemple de réalisation de la figure 1 aux transistors Tl1. T21, T31 et T41. Avantageusement, toutes les entrées et les sorties libres comportent une impédance de charge terminale adaptée 9,
: 5 notamment une résistance de 50.Q.
En mode diviseur de puissance, le circuit de commande 5 permet de basculer simultanément dans l'état passant, les éléments de commutation 4.41. 4.42, 4.43 et 4.44 du deuxième bloc 1 assurant la connexion de la borne E'4 du second bloc 1 aux bornes S'1, S'2, S'3 et S'4 du
second bloc 1 et. par suite, aux bornes El, E2, E3 et E4 du premier bloc 1.
Le dispositif de la figure 2 présente les performances suivantes: fréquences centrales de fonctionnement comprises entre 0 et 10 GHz: bande passante entre 0 et 10 GHz; - pertes d'insertion: inférieures à 3 dB; - puissance nécessaire à la commutation des éléments 4 mW; - on peut établir alternativement la liaison dans les deux sens;
3 0 - les blocs 1 comportent des éléments redondants.
Dans l'exemple de la figure 2, on a utilisé deux blocs de commutation matricielle standards. On peut ainsi mettre en oeuvre des circuits dont la fonction est déterminée par le circuit de commande 5 ainsi que par les interconnexions externes. La mise en oeuvre des circuits standards est particulièrement avantageuse dans le cas o on doit réaliser un faible nombre de dispositifs selon l'invention. Dans une variante de réalisation illustrée sur la figure 3, on a représenté un circuit optimisé dans lequel seuls les éléments de commutation actifs, à savoir 4.11, 4.21, 4.31, 4.41, 4.41, 4.42, 4.43, 4.44 ont été implémentés. Avantageusement, le dispositif de la figure 3 est réalisé sous la forme d'un unique circuit intégré dans lequel on a réalisé les connexions internes correspondant aux connexions des lignes d'entrée du premier bloc 1 aux lignes de sortie du second bloc 1 du dispositif de la figure 2. Dans une variante de réalisation, la matrice de commutation et le circuit de commande 5
sont réalisés sous la forme d'un circuit intégré unique.
La version optimisée du dispositif de la figure 3 est avantageuse dans les cas de circuits en moyenne ou grande série ainsi que pour des applications, notamment spatiales, exigeant des dispositifs
présentant un faible volume et/ou une faible masse.
Sur la figure 4, on peut voir un exemple de réalisation multiplexeur démultiplexeur selon la présente invention comportant un premier bloc de commutation 1 et un second bloc de commutation 1 reliés par une ligne de communication 6, par exemple par un câble coaxial dont le blindage 7 est relié à la masse 3. Dans l'exemple illustré, la ligne 6 relie la borne S4 du premier bloc 1 à la borne E1 du second bloc 1. Les bornes E1 à E4 du premier bloc de commutation 1 forment les entrées du multiplexeur. Le circuit 2o de commande 5 active séquentiellement les commutateurs 4.14, 4.24, 4.34,
4.44 du premier bloc 1 formant le multiplexeur.
Les bornes S1, S2, S3 et S4 du second bloc 1 forment les sorties du démultiplexeur. Le circuit de commande 5 assure la commutation séquentielle des éléments de commutation unidirectionnels 4.11, 4.12, 4. 13 et
4.14 du second bloc 1 formant démultiplexeur.
Il est bien entendu que le multiplexeur selon la présente invention peut comporter un premier circuit 5 de commande du premier bloc de commutation 1 et un second circuit 5 de commande du deuxième bloc de commutation 1, ces deux circuits 5 de commande étant synchronisés par les
3 0 signaux transmis par la ligne 6 ou par des signaux de synchronisation dédiés.
Le multiplexeur de la figure 4 a une consommation électrique
de 100 mW.
Sur la figure 5. on peut voir un exemple de multiplexeur, démultiplexeur bidirectionnel. Dans l'exemple illustré, on utilise un premier 3 5 bloc de commutation 1 comportant une matrice de 5x5 éléments de commutation 4, les bornes El, E2, E3 et E4 du premier bloc de commutation t1
forment les entrées du multiplexeur pour un premier sens de fonctionnement.
Les bornes S'1, S'2. S'3 et S'4 du premier bloc 1 forment les sorties du démultiplexeur pour un second sens de fonctionnement. Une première extrémité de la ligne 6 est reliée à la ligne d'entrée E5-E'5 et à la ligne de sortie S5-S'5 du premier bloc de commutation 1 alors que sa seconde extrémité est reliée à la ligne d'entrée E1-E'l et à la ligne de sortie S5-S'5 du deuxième bloc de commutation 1. Les lignes E5-E'5 et S5S'5 du bloc de commutation 1 sont reliées par une liaison bidirectionnelle interne au bloc 1 ou, par une connexion externe reliant les bornes S5 et E'5. Les lignes E1-E'1 et S5-S'5 du deuxième bloc 1 sont reliées par une liaison bidirectionnelle interne au deuxième bloc 1 ou par une connexion externe des bornes S'5 et E'l. Les éléments de commutation 4.15, 4.25, 4.35 et 4.45 du premier bloc de commutation 1 sont commandés séquentiellement par le circuit de commande 5 pour assurer le multiplexage des signaux radiofréquence pour le premier sens de fonctionnement. Les éléments de commutation 4.11, 4.12, 4.13, 4.14 du deuxième bloc de commutation 1 sont commandés séquentiellement par le circuit de commande 5 pour assurer le démultiplexage des signaux radiofréquence transmis par la ligne 6 pour le premier sens de communication. Les éléments de commutation 4.25, 4.35, 4.45 et 4.55 du deuxième bloc de commutation 1 sont commandés séquentiellement par le circuit de commande 5 pour assurer le multiplexage des signaux pour le second sens de propagation. Les éléments de commutation 4.41, 4.42, 4.43 et 4.44 du premier bloc de commutation 1 sont commandés séquentiellement par le circuit de commande 5 pour assurer le démultiplexage de signaux se propageant par la ligne 6 dans un deuxième sens. Sur la figure 6. on peut voir un multiplexeur fréquentiel comportant un premier bloc de commutation 1 recevant des signaux dans diverses bandes de fréquence et un second bloc de commutation 1 assurant
le démultiplexage temporel des signaux reçus.
Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 6, un premier filtre passe-bande 8.1 centré sur une première fréquence est connecté à la borne E1 du premier bloc de commutation, un deuxième filtre 3 5 passe-bande 8.2 centré sur une deuxième fréquence est connecté à la borne E2 du premier bloc de commutation 1, un troisième filtre passe- bande 8.3 centré sur une troisième fréquence est connecté à la borne E3 du premier bloc de commutation 1 et un quatrième filtre passe-bande 8.4 centré sur une quatrième fréquence est connecté à la borne E4 du premier bloc de commutation 1. Les entrées des filtres 8.1 à 8.4 sont alimentées soit par des signaux différents soit par un même signal radiofréquence. Dans ce dernier cas, il est avantageux de mettre en oeuvre des filtres 8 assurant la transmission des bandes de fréquence consécutives. Dans le premier bloc de commutation 1, les éléments de commutation 4.14, 4.24, 4. 34 et 4.44 assurent simultanément ou séquentiellement la connexion des lignes d'entrée El-E'l, E2-E'2, E3-E'3 et E4-E'4 avec la ligne de sortie S4-S'4. De manière synchrone, dans le second bloc de commutation, les éléments de commutation 4.11, 4.12, 4.13 et 4.14 assurent la connexion de la ligne E1-E'1 avec les lignes S1-S'I, S2-S'2, S3-S'3 et S4-S'4. Ainsi, lorsque, par exemple, le signal provenant du filtre 8.1 est acheminé par la ligne 6 sur la ligne d'entrée El-E'l du deuxième bloc de commutation 1, I'élément de
commutation 4.11 de ce bloc assure la connexion avec la ligne de sortie S1-
S'1, les autres lignes de sortie étant isolées par rapport à la ligne E1E'1. De même, le signal délivré par le filtre 8.2 se retrouve sur la borne S2 du deuxième bloc de commutation 1, le signal délivré par le filtre 8.3 se retrouve à la borne S3 du deuxième bloc de commutation 1 et le signal délivré par le filtre 8.4 se retrouve à la borne S4 du deuxième bloc de commutation 1. On effectue ainsi uniquement le démultiplexage temporel des signaux filtrés par les filtres 8.1 à 8.4, le démultiplexage fréquentiel n'est possible qu'en mettant en oeuvre à la sortie de la ligne 6 des filtres fréquentiels identiques ou
équivalents aux filtres 8.1 à 8.4.
Le multiplexeur fréquentiel de la figure 6 a une consommation
de 400 mW et une vitesse de commutation de 10 ns.
Sur la figure 7, I'on peut voir un dispositif large bande de commandes numériques de l'amplitude d'un signal radiofréquence. Ce dispositif comporte deux blocs de commutation 1, chacun comprenant une matrice de 4x4 éléments de commutation. L'entrée du dispositif est reliée en parallèle à tous les éléments de commutation 4 du premier bloc de commutation 1, chaque ligne de sortie du premier bloc de commutation 1 est reliée à une unique ligne d'entrée du deuxième bloc de commutation 1 et les sorties de tous les éléments de commutation du second bloc de commutation 1 sont reliées en parallèle à la sortie du dispositif. Dans l'exemple illustré, la borne E1 du premier bloc forme l'entrée du dispositif, la borne E'l est reliée à la borne E'2, la borne E2 est reliée à la borne E3, et la borne E'3 est reliée à la borne E'4. Avantageusement, la borne E4 est reliée à une charge adaptée, par exemple à une résistance 9 de 50 ú reliée à la masse. La ligne Sl-S'1 du premier bloc de commutation est reliée à la ligne E4-E'4 du second bloc de commutation; la ligne S2-S'2 du premierbloc de commutation est reliée à la ligne E3-E'3 du second bloc de commutation; la ligne S3-S'3 du premier bloc de commutation est reliée à la ligne E2-E'2 du second bloc de commutation; la ligne S4-S'4 du premier bloc de commutation est reliée à la ligne E1-E'1 du o0 second bloc de commutation. Avantageusement, la borne Sl du deuxième
bloc est reliée à une charge adaptée 9.
Lorsque tous les éléments de commutation 4 sont dans l'état bloqué. l'amplitude du signal à la borne S4 du deuxième bloc de commutation 1 est nulle indépendamment de l'amplitude du signal au niveau de la borne E1 du premier bloc de commutation. L'amplitude minimale est obtenue lorsqu'un unique élément de commutation 4 du premier ou deuxième bloc de commutation est dans l'état passant. On augmente l'amplitude du signal en faisant passer un nombre croissant d'éléments de commutation 4 dans l'état passant. L'amplitude du signal est maximale lorsque tous les éléments de
commutation 4 sont dans l'état passant.
Le dispositif de la figure 7 comporte 2 x 16 = 32 = 25 éléments de commutation 4. Si tous les éléments de commutation présentent le même gain et les mêmes pertes d'insertion, le dispositif de la figure 7 a une dynamique de 5 bits. Cette dynamique peut encore être augmentée en mettant en oeuvre des blocs de commutation ayant un nombre plus important d'éléments de commutation 4 et/ou en utilisant deux blocs de commutation dont les éléments de commutation ne présentent pas le même gain ou les
mêmes pertes d'insertion.
Sur la figure 8, on peut voir un dispositif numérique de
commande d'amplitude à faible consommation de courant de commande.
L'entrée du dispositif de commande est reliée à un diviseur de puissance 10 comportant quatre sorties, une première sortie du diviseur de puissance 10 est connectée directement à la borne E1 d'un bloc de commutation 1 comprenant une matrice de 4x4 éléments de commutation 4. Une deuxième sortie du diviseur de puissance 10 est reliée à la borne E2 du bloc de commutation 1 à travers une résistance 11 formant atténuateur. Une troisième sortie du diviseur de puissance 10 est reliée à la borne E3 du bloc de commutation 1 par une résistance 12 formant atténuateur. Une quatrième sortie du diviseur de puissance 10 est reliée à la borne E4 du bloc de commutation 1 par une résistance 13 formant atténuateur. La borne S1 du bloc de commutation 1 est directement reliée à une première entrée d'un combineur 14. La borne S2 est reliée à une seconde entrée du combineur 14 par une résistance 15 formant atténuateur. La borne S3 du bloc de commutation 1 est reliée à une troisième entrée du combineur 14 par une résistance 16 formant atténuateur. La borne S4 du bloc de commutation 1 est reliée par une résistance 17 formant atténuateur à une quatrième entrée du combineur 14. Dans un premier exemple de réalisation, on met en oeuvre un combineur 10 et un diviseur de puissance 14 passifs de type connu comportant des lignes à retard (combineur de Wilkinson) et/ou des résistances. Dans un deuxième exemple de réalisation, on met en oeuvre
des blocs de commutation 1 pour combiner et/ou diviser les signaux.
La résistance 11 a une valeur R par exemple égale à 50 Q, les autres résistances ont les valeurs suivantes: - résistance 12: 2 R; - résistance 13: 3 R; - résistance 15: 4 R; - résistance 16: 8 R; - résistance 17:12 R. Lorsqu'un signal d'amplitude non nulle est présent à l'entrée du diviseur de puissance 10, I'amplitude à la sortie du combineur 14 dépend de l'état passant ou bloqué des divers commutateurs 4 du bloc de
commutation 1.
Sur la figure 9, I'on peut voir un dispositif de traitement du signal du type modulateur vectoriel comportant un premier bloc de commutation 1 dont les lignes d'entrée successives sont déphasées les unes par rapport aux autres, et un second bloc de commutation 1 permettant de recueillir les divers signaux provenant du premier bloc de commutation. Dans l'exemple illustré, deux lignes d'entrée consécutives sont reliées par une ligne à retard 18 assurant un déphasage du signal de n/2, I'extrémité de la dernière ligne d'entrée étant avantageusement reliée par une charge adaptée 9 reliée à la masse. Chaque ligne de sortie du premier bloc de commutation 1 est connectée à une unique ligne d'entrée du deuxième bloc de commutation 1 qui comporte un câblage analogue au câblage du deuxième bloc de
commutation du dispositif de la figure 7.
Le modulateur de la figure 9 permet de combiner en amplitude les diverses phases d'un signal radiofréquence. La présente invention s'applique notamment à l'interconnexion
et au traitement des signaux radiofréquence.
La présente invention s'applique principalement aux équipements militaires, tels que les radars, aux équipements spatiaux tels que
les satellites ainsi qu'aux équipements de télécommunication.
Claims (10)
1. Dispositif d'interconnexion et/ou de traitement de signal comportant une pluralité d'entrées et/ou de sorties, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de cellules de commutation, chacune comprenant un élément (4) de commutation radiofréquence unidirectionnelle reliant sur commande la ou les entrée(s) à la ou aux sortie(s), et un circuit (5) de commande simultané et/ou séquentiel de l'état passant ou bloqué des divers éléments de commutation unidirectionnelle de manière à réaliser
l'interconnexion ou les traitements de signal radiofréquence désirés.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de commutation (4) sont des transistors à effet de champ double grille.
3. Combineur/diviseur de puissance selon la revendication 1, comportant: - n (n étant un entier supérieur à 1) premières lignes d'entrée (E1-E'1. E2-E'2, E3-E'3, E4-E'4) formant les n entrées du combineur et/ou les n sorties du diviseur de puissance, - une deuxième ligne d'entrée (E4-E'4) formant la sortie du combineur ou l'entrée du diviseur de puissance, - une troisième ligne de sortie (S1-S'1) connectée à la deuxième ligne d'entrée (E4-E'4) formant la sortie du combineur et/ou l'entrée du diviseur de puissance,
- n quatrièmes lignes de sortie (S1-S'1, S2-S'2, S3-S'3, S4-
S'4), chacune connectée à une des n premières lignes d'entrée (E1-E'l, E2-
E'2, E3-E'3, E4-E'4) formant les n entrées du combineur et/ou les n sorties du diviseur de puissance, - n premiers éléments de commutation reliant sur commande les n premières lignes d'entrée (E1-E'1, E2-E'2, E3E'3, E4-E'4) formant les n entrées du combineur et/ou les n sorties du diviseur de puissance à la troisième ligne de sortie (S1-S'1), - n seconds éléments de commutation reliant sur commande la deuxième ligne d'entrée (E4-E'4) formant la sortie du combineur et/ou l'entrée du diviseur de puissance aux n quatrièmes lignes de sortie (Sl-S'1,
S2-S'2, S3-S'3, S4-S'4) connectées aux n lignes d'entrée (E1-E'1, E2-E'2, E3-
3 5 E'3, E4-E'4) formant les n entrées du combineur et/ou les n sorties du diviseur
de puissance.
4. Combineur et/ou diviseur de puissance selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte: a) un premier bloc de n x n cellules de commutation comportant: - n lignes d'entrée (E1-E'1, E2-E'2, E3-E'3, E4-E'4) formant les n entrées du combineur et/ou les n sorties du diviseur de puissance, - une première ligne de sortie (S1- S'1), - n premiers éléments de commutation, et b) un second bloc de commutation (1) comportant: - une ligne d'entrée (E4- E'4) formant la sortie du combineur et/ou l'entrée du diviseur de puissance, - n lignes de sortie (S1-S'1, S2-S'2, S3-S'3, S4-S'4) connectées aux lignes d'entrée (E1-E'l, E2-E'2, E3-E'3, E4-E'4) formant les n entrées du combineur et/ou les n sorties du diviseur de puissance, et
- n seconds éléments de commutation.
5. Dispositif de transmission selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte: a) un multiplexeur comprenant: - n (n étant un entier supérieur à 1) lignes d'entrées (E1-E'1,
E2-E'2, E3-E'3, E4-E'4),
- une ligne de sortie (S4-S'4), - n éléments de commutation (4) reliant les n lignes d'entrée (E1-E'1, E2-E'2, E3-E'3, E4-E'4) à la ligne de sortie (S1-S'1); b) un démultiplexeur comprenant: - une ligne d'entrée (E1-E'1), - n lignes de sortie (S1-S'1, S2-S'2, S3- S'3, S4-S'4), - n éléments de commutation (4) reliant sur commande (5), la ligne d'entrée (E1-E'1) aux n lignes de sortie (S1-S'1, S2-S'2, S3- S'3, S4-S'4); c) une ligne de transmission (6) assurant la connexion de la ligne de sortie (S4-S'4) du multiplexeur à la ligne d'entrée (E1- E'1) du démultiplexeur, d) au moins un circuit de commande (5) assurant la commutation séquentielle synchrone des éléments de commutation (4) du
multiplexeur et du démultiplexeur.
6. Dispositif de transmission selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte: a) un multiplexeur comprenant: - n (n étant un entier supérieur à 1) lignes d'entrées (E1-E'1,
E2-E'2, E3-E'3, E4-E'4),
- une ligne de sortie (S4-S'4), - n éléments de commutation (4) reliant les n lignes d'entrée (E1-E'l. E2-E'2, E3-E'3, E4-E'4) à la ligne de sortie (S1-S'1); b) n filtres passe-bande centrés sur n fréquences, chacun connecté à l'une des n lignes d'entrée du multiplexeur; c) un démultiplexeur comprenant - une ligne d'entrée (E1-E'l), - n lignes de sortie (S1-S'1, S2-S'2, S3-S'3, S4-S'4), - n éléments de commutation (4) reliant sur commande (5), la ligne d'entrée (E1-E'l) aux n lignes de sortie (S1-S'1, S2-S'2, S3-S'3, S4-S'4);
d) une ligne de transmission (6) reliant la ligne de sortie (S4-
S'4) du multiplexeur à la ligne d'entrée (E1-E'l) du démultiplexeur; e) au moins un circuit de commande (5) assurant la commutation synchrone, séquentielle ou simultanée des éléments de commutation (4) du multiplexeur et des éléments de commutation (4) du démultiplexeur.
7. Dispositif de commande numérique de l'amplitude d'un signal radiofréquence selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une entrée (El) et une sortie (S'4) susceptibles d'être reliées, sur commande (5), par une pluralité d'éléments de commutation (4) disposés en parallèle, I'amplitude du signal de sortie étant une fonction croissante du nombre d'éléments de commutation (4) reliant effectivement l'entrée (El) à la
sortie (S'4), de préférence cette amplitude est proportionnelle audit nombre.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte: a) un bloc de commutation (1) comportant une pluralité de lignes d'entrée (E1-E'I, E2-E'2, E3-E'3, E4-E'4) connectees en série et une pluralité de lignes de sortie (Sl-S'1, S2-S'2, S3-S'3, S4-S'4); b) un second bloc de commutation (1) comportant une
pluralité de lignes de sortie connectées en série (Sl-S'1, S2-S'2, S3S'3, S4-
S'4) et une pluralité de lignes d'entrée (E1-E'l, E2-E'2, E3-E'3, E4E'4); c) des moyens de connexion reliant chacune des lignes de sortie (S1-S'1, S2-S'2, S3-S'3, S4-S'4) du premier bloc de commutation (1) à une unique ligne d'entrée (E1-E'l, E2-E'2, E3-E'3, E4- E'4) du second bloc de
commutation (1).
9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte: a) un diviseur de puissance (10); b) un premier ensemble d'atténuateur (11, 12, 13) de diverses valeurs connectées aux diverses sorties du diviseur de puissance (10); c) un bloc de commutation (1) dont chaque entrée (E1-E'l, E2-E'2, E3-E'3, E4- E'4) est connectée à la sortie de l'un des atténuateurs du premier ensemble des atténuateurs (11, 12, 13); d) un second ensemble de résistance (15, 16, 17) de diverses valeurs dont les entrées sont connectées aux lignes de sortie (S1-S'1, S2-S'2, S3-S'3, S4-S'4) du bloc de commutation (1); e) un combineur (14) dont chaque entrée est connectée à la
sortie de l'un des atténuateurs du second ensemble d'atténuateur (15, 16, 17).
10. Modulateur vectoriel selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un premier bloc de commutation (1) comportant une pluralité de lignes d'entrée (E1-E'1, E2-E'2, E3-E'3, E4-E'4)
reliées par des lignes à retard (18) et des lignes de sortie (S1-S'1, S2S'2, S3-
S'3, S4-S'4) connectées aux lignes d'entrée (E1-E'1, E2-E'2, E3-E'3, E4E'4)
d'un second bloc de commutation (1) dont les lignes de sorties (S1-S'1, S2-
S'2, S3-S'3, S4-S'4) sont connectées en série.
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Also Published As
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