FR2822298A1 - Dispositif de couplage hyperfrequence de trois circuits - Google Patents
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Abstract
Pour coupler notamment trois amplificateurs dans un émetteur de télévision, un diviseur de puissance (DIA) divise un signal entrant (A) en un premier signal (A1) appliqué à un amplificateur (C1) et ayant un tiers de la puissance du signal entrant et un deuxième signal (A2) ayant les deux tiers de la puissance du signal entrant, un diviseur de puissance (CEA) divise le deuxième signal (A2) en des troisième et quatrième signaux (A3, A4) ayant chacun la demi-puissance du deuxième signal et appliqués respectivement aux deux autres amplificateurs (02, C3), un combineur de puissance (CSA) somme les puissances des troisième et quatrième signaux amplifiés en un cinquième signal (A5), et un combineur de puissance (COA) somme en phase les puissances du cinquième signal (A5) et du premier signal amplifié. Les diviseurs et combineurs de puissance sont des coupleurs directifs à lignes couplées.
Description
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Dispositif de couplage hyperfréquence de trois circuits
La présente invention concerne d'une manière générale le couplage de plusieurs circuits parallèles traitant un signal hyperfréquence (micro-onde), notamment tels que des amplificateurs de puissance qui sont à coupler pour augmenter la puissance de sortie d'un signal dans un émetteur de télévision.
La présente invention concerne d'une manière générale le couplage de plusieurs circuits parallèles traitant un signal hyperfréquence (micro-onde), notamment tels que des amplificateurs de puissance qui sont à coupler pour augmenter la puissance de sortie d'un signal dans un émetteur de télévision.
Le couplage de plusieurs amplificateurs permet de les faire fonctionner chacun avec une puissance plus faible dans leur plage de fonctionnement linéaire et de diminuer le coût de l'étage global d'amplification.
Deux types de dispositif de couplage pour coupler des amplificateurs sont déjà connus.
Selon un premier type, le dispositif de couplage comprend des coupleurs directifs hybrides à 3 dB CEI et CS1 en entrée et sortie, et deux amplificateurs de puissance Al et A2 ayant un gain égal, comme montré à la figure 1.
De manière connue, un coupleur hybride à 3 dB CEI est un quadripôle réversible qui comporte deux lignes hyperfréquences parallèles en quart d'onde et qui présente deux ports d'un côté pouvant constituer des entrées et deux ports de l'autre côté pouvant constituer des sorties.
Le coupleur CE1 est utilisé comme un diviseur de puissance. Un signal entrant El appliqué à l'une des entrées du coupleur CE1 a sa puissance divisée par 2 à chacune des sorties DR et DA du coupleur. La sortie DR qui est située directement en face de l'entrée recevant le signal El fournit un signal de sortie avec la demi-puissance du signal entrant, sans être
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déphasé par rapport à celui-ci ; en d'autres termes, le couplage entre la sortie DR et l'entrée du signal El est co-directionnel. L'autre sortie DA située en diagonale par rapport à l'entrée recevant le signal El produit un signal ayant la demi-puissance du signal El et déphasé de 90 ; en d'autres termes, le couplage de la sortie DA avec l'entrée est contradirectionnel. La deuxième entrée du coupleur CEI est reliée à la masse par une résistance d'équilibrage RE1 égale à l'impédance caractéristique des lignes hyperfréquences transmettant les signaux. La résistance RE1 est capable de dissiper une puissance relativement faible sensiblement égale au quart de la puissance du signal entrant. Les sorties du premier coupleur CEI appliquent les signaux de demi-puissance aux entrées des amplificateurs de puissance Al et A2 qui génèrent des signaux amplifiés appliqués à des entrées du coupleur de sortie CS1.
Le coupleur de sortie CS1 est symétrique du coupleur d'entrée CE1. Une sortie du coupleur CS1 est reliée à la masse à travers une autre résistance d'équilibrage RS1 et est située en face de la sortie directe DR du coupleur CS1 reliée à l'amplificateur Al amplifiant le signal non déphasé sortant du coupleur CEI. La résistance de sortie RS1 est capable de dissiper une puissance sensiblement égale à la moitié de la puissance de l'un des amplificateurs Al et A2, lorsque l'un d'eux est en panne.
L'autre sortie du coupleur CS1 produit un signal sortant amplifié SI du dispositif de couplage DC1 et est située en diagonale par rapport à l'amplificateur Al et en face de la sortie diagonale DA du coupleur CS1 reliée à l'amplificateur A2 amplifiant le signal déphasé de 900 sortant du coupleur CE1.
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Dans ces conditions, le coupleur CS1 déphase de 90 le signal amplifié par l'amplificateur Al de manière à sommer en phase les signaux amplifiés par les amplificateurs Al et A2 et tous deux déphasés de 900 par rapport au signal entrant El. Le signal sortant Sl présente une puissance égale au produit de la puissance du signal entrant El par le gain de puissance d'un amplificateur Al, A2 et déphasé de 90 par rapport au signal entrant El.
Grâce à la symétrie des coupleurs CE1 et CS1, le dispositif de couplage est réversible, l'entrée SI pouvant constituer une entrée de signal de faible puissance et la sortie El pouvant constituer une sortie de signal de puissance élevée, les amplificateurs Al et A2 étant retournés.
Lorsque l'on souhaite encore augmenter la puissance du signal de sortie par rapport à celle du signal entrant, plus de deux amplificateurs sont utilisés pour amplifier chacun un signal moins puissant mais avec un gain plus élevé, comparativement à la figure 1. Au moins deux dispositifs de couplage DC1 sont alors couplés comme montré dans le dispositif de couplage DC2 à la figure 2.
Le dispositif de couplage DC2 comprend un coupleur hybride à 3 dB d'entrée CE3 et un coupleur hybride à 3 dB de sortie CS3 encadrant deux dispositifs de couplage parallèles identiques DC1. Le signal entrant E3 est présenté à une entrée du coupleur CE3 dont l'autre entrée est reliée à la masse par une résistance d'équilibrage RE3 capable de dissiper une puissance faible. Les sorties du coupleur d'entrée CE3 sont reliées respectivement aux entrées El des coupleurs CE1 dans les dispositifs de
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couplage DC1. Les sorties SI des coupleurs CS1 dans les dispositifs de couplage DC1 sont reliées respectivement aux entrées du coupleur de sortie CS3.
La sortie du coupleur CS3 reliée à la sortie directe du coupleur d'entrée CE3 à travers l'un des dispositifs de couplage DC1 est reliée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance d'équilibrage RS3 à dissipation de puissance élevée.
L'autre sortie du coupleur CS3 reliée à la sortie diagonale du coupleur d'entrée CE3 à travers l'autre dispositif de couplage DC1 produit un signal de sortie S3 dont la puissance est égale au produit de la puissance du signal entrant E3 multiplié par le gain d'un amplificateur Al, A2 qui est notablement plus élevé que le gain d'un amplificateur dans le dispositif de couplage élémentaire DC1 montré à la figure 1. Le signal sortant S3 est déphasé de 1800 par rapport au signal entrant E3 puisque chaque coupleur à 3 dB CE3, CE1, CS1 et CS3 impose un déphasage de 900 entre une entrée et une sortie située en diagonale par rapport à cette entrée.
Les dispositifs de couplage DC1 et DC2 à coupleurs hybrides à 3 dB présentent avantageusement une bonne adaptation entre l'entrée et la sortie ainsi qu'une bonne isolation entre les différentes voies d'amplification parallèles et peuvent couvrir une large bande de fréquence utile.
Cependant, l'utilisation des coupleurs à 3 dB en diviseur de puissance par 2 et en combineur (multiplicateur) de puissance par 2 impose des couplages d'amplificateurs que par multiple de 2, c'est-à-dire des couplages d'amplificateurs en nombre pair.
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Lorsque le nombre d'amplificateurs à coupler n'est pas un multiple de 2, c'est-à-dire lorsque le nombre d'amplificateurs est impair, on recourt à un deuxième type de dispositif de couplage comprenant un diviseur de puissance de Wilkinson et un combineur de puissance de Wilkinson.
Un dispositif de couplage DW1 du deuxième type pour deux amplificateurs de puissance AM1 et AM2 de gain égal est montré à la figure 3.
Un diviseur de puissance de Wilkinson par 2 disposé en entrée du dispositif DW1 comprend deux lignes quart d'onde LQE ayant une extrémité commune recevant un signal entrant EN2 et d'autres extrémités reliées aux bornes d'une résistance d'équilibrage d'entrée REN2 et à des bornes d'entrée des amplificateurs AMI et AM2. Du côté de la sortie, le dispositif du couplage DW1 comprend un combineur de puissance de Wilkinson symétrique du diviseur de puissance de Wilkinson d'entrée et comprenant deux lignes quart d'onde LQS et une résistance d'équilibrage RSO2. Des extrémités des lignes LQS sont reliées respectivement aux bornes de la résistance RSO et aux sorties des amplificateurs AM1.
Les autres extrémités des lignes LQS sont reliées pour produire un signal de sortie SO.
Les lignes LQE et LQS sont des quarts d'onde avec une impédance caractéristique en général différente de celle des lignes hyperfréquences en entrée et sortie du dispositif de couplage et des amplificateurs. Les résistances d'équilibrage REN2 et RSO2 dans le dispositif DW1 sont égales à deux fois l'impédance caractéristique des lignes hyperfréquences. Naturellement la tenue en puissance de la résistance de sortie RSO2 est plus élevée que celle de la résistance d'entrée REN2.
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Le dispositif de couplage DW1 produit, comme le dispositif de couplage DC1 à coupleurs hybrides à 3 dB, un signal de sortie S02 dont la puissance a été augmentée par le gain de chaque amplificateur AMI, AM2 par rapport au signal d'entrée EN.
Lorsque l'on souhaite augmenter la puissance en sortie, des cellules d'amplification élémentaires sont ajoutées en parallèle au dispositif DW1.
Comme montré à la figure 4, pour construire un dispositif de couplage DW2 à trois amplificateurs AM1, AM2 et AM3, une cellule élémentaire est ajoutée au dispositif de couplage DW1. La cellule d'amplification élémentaire comprend une ligne quart d'onde LQE et une résistance d'équilibrage REN3 ayant une borne commune reliée à l'entrée de l'amplificateur AM3, et une ligne quart d'onde LQS et une résistance d'équilibrage RS03 ayant une borne commune reliée à la sortie de l'amplificateur AM3.
Les autres bornes des lignes LQE et LQS et des résistances REN3 et RS03 dans la cellule élémentaire ajoutée sont reliées respectivement aux bornes communes EN3 et S03 des autres lignes quart d'onde d'entrée LQE de sortie LQS, et aux entrée et sortie de l'amplificateur AM2. Les résistances REN3 et RS03 sont égales au double de l'impédance caractéristique de ligne hyperfréquence.
Le dispositif de couplage DW2 produit un signal de sortie S03 qui est encore plus amplifié par le
gain en puissance plus élevé de chaque amplificateur AM à AM3.
gain en puissance plus élevé de chaque amplificateur AM à AM3.
Le dispositif de couplage DW2 de type Wilkinson comprenant trois amplificateurs n'a pas d'équivalent dans les dispositifs de couplage du premier type montrés aux figures 1 et 2.
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A cause des résistances d'entrée REN2, REN3 qui sont flottantes entre les entrées des amplificateurs et des résistances RS02, RS03 qui sont flottantes entre les sorties des amplificateurs dans les dispositifs DW1 et DW2 à coupleurs de Wilkinson, les dispositifs du deuxième type ne peuvent pas dissiper beaucoup de puissance et ne sont donc pas utilisés pour des signaux de puissance élevée.
Afin de remédier à cet inconvénient, les dispositifs de couplage du deuxième type ont été améliorés en remplaçant les coupleurs d'entrée et de sortie de Wilkinson par des coupleurs de Gysel. Un coupleur de Gysel diffère essentiellement d'un coupleur de Wilkinson en remplaçant les résistances d'équilibrage d'entrée flottantes REN2, REN3 par des résistances reliant la masse aux quarts d'onde LQE et aux entrées des amplificateurs respectifs, et les résistances d'équilibrage de sortie flottantes RS02, RS03 par des résistances reliant la masse aux quarts d'onde LQS et aux sorties des amplificateurs respectifs.
Toutefois un dispositif de couplage doté de coupleurs de Gysel offre une largeur de bande nettement plus étroite que celle d'un dispositif de couplage comportant des coupleurs de Wilkinson. Pour couvrir une bande de fréquence large de télévision, plusieurs dispositifs de filtrage et dispositifs de couplage de Gysel sont alors nécessaires.
La présente invention a pour objectif de fournir un dispositif de couplage hyperfréquence pour un nombre impair de circuits de traitement de signal parallèles, c'est-à-dire pour au moins trois circuits parallèles, n'offrant pas les inconvénients des dispositifs de couplage à coupleurs de Wilkinson ou
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de Gysel, c'est-à-dire pouvant fournir un signal de sortie de puissance élevée avec une bande de fréquence utile relativement large. Typiquement, la largeur de bande de fréquence est de l'ordre de plusieurs centaines de mégahertz lorsque le dispositif est à inclure dans un émetteur de signal de télévision.
Pour atteindre cet objectif, un dispositif hyperfréquence pour coupler trois circuits hyperfréquences est caractérisé en ce qu'il comprend un premier diviseur de puissance pour diviser un signal entrant en un premier signal appliqué à l'un des trois circuits et ayant un tiers de la puissance du signal entrant et un deuxième signal ayant les deux tiers de la puissance du signal entrant, un deuxième diviseur de puissance pour diviser le deuxième signal en des troisième et quatrième signaux ayant chacun la demi-puissance du deuxième signal et appliqués respectivement aux deux autres circuits qui produisent des troisième et quatrième signaux traités, un premier combineur de puissance pour sommer les puissances des troisième et quatrième signaux traités en un cinquième signal, et un deuxième combineur de puissance pour sommer les puissances du cinquième signal et du premier signal traité par ledit un circuit en un signal sortant.
Par exemple, les trois circuits hyperfréquences sont des amplificateurs ou des atténuateurs, et le signal sortant a une amplitude égale au produit de l'amplitude du signal entrant par le gain des amplificateurs ou par le coefficient d'atténuation des atténuateurs.
Le dispositif de couplage de l'invention couple ainsi des circuits notamment d'amplification ou
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d'atténuation en nombre impair tout en offrant les avantages des dispositifs de couplage à coupleurs directifs hybrides selon le premier type de la technique antérieure, notamment une bonne isolation entre les sorties de chaque diviseur de puissance et entre les entrées de chaque combineur de puissance.
Selon un aspect de l'invention, les diviseurs de puissance et les combineurs de puissance sont des coupleurs directifs à lignes principale et secondaire couplées qui confèrent un caractère réversible au dispositif de couplage, un fonctionnement avec une bande de fréquence utile large et une excellente isolation entre les voies s'étendant entre le premier diviseur de puissance et le deuxième combineur de puissance.
Selon une première réalisation préférée, le premier diviseur de puissance est un coupleur directif 1/3-2/3 dont une sortie de ligne principale produit le premier signal ayant le tiers de la puissance du signal entrant et dont une sortie de ligne secondaire produit le deuxième signal ayant les deux tiers de la puissance du signal entrant, et le deuxième combineur de puissance est un coupleur directif 1/3-2/3 dont une entrée de ligne principale reçoit le signal traité par ledit un circuit et dont une entrée de ligne secondaire reçoit le cinquième signal, et en ce que le dispositif comprend un moyen pour déphaser de 900 le cinquième signal avant de l'appliquer au deuxième combineur.
Selon une deuxième réalisation préférée, le premier diviseur de puissance est un coupleur directif 2/3-1/3 dont une sortie de ligne principale produit le deuxième signal ayant les deux tiers de la puissance du signal entrant et dont une sortie de
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ligne secondaire produit le premier signal ayant le tiers de puissance du signal entrant, et le deuxième combineur est un coupleur directif 2/3-1/3 dont une entrée de ligne principale reçoit le cinquième signal et dont une entrée de ligne secondaire reçoit le signal traité par ledit un circuit, et en ce que le dispositif comprend un moyen pour déphaser de 270 le signal traité par ledit un circuit.
Plus généralement, l'invention concerne un dispositif hyperfréquence pour coupler M circuits hyperfréquences, M étant un entier impair. Le dispositif comprend alors au moins un dispositif de couplage pour trois circuits selon l'invention, plusieurs dispositifs de couplage pour coupler les autres circuits par paire au moyen de coupleurs hybrides directifs, et plusieurs coupleurs hybrides directifs pour coupler tous les dispositifs de couplage entre eux.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs réalisations préférées de l'invention en référence aux dessins annexés correspondants dans lesquels : - la figure 1 montre un dispositif de couplage à deux coupleurs hybrides à 3 dB pour deux amplificateurs selon le premier type connu déjà commenté ; - la figure 2 montre un dispositif de couplage à quatre amplificateurs selon le premier type déjà commenté ; - la figure 3 montre un dispositif de couplage à deux coupleurs de Wilkinson pour deux amplificateurs selon le deuxième type connu déjà commenté ;
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- la figure 4 montre un dispositif de couplage à coupleurs de Wilkinson pour trois amplificateurs selon le deuxième type déjà commenté ; - la figure 5 montre un dispositif de couplage pour trois amplificateurs selon une première réalisation de l'invention ; - la figure 6 montre un dispositif de couplage à trois amplificateurs selon une deuxième réalisation de l'invention ; et - la figure 7 est un bloc-diagramme d'un dispositif de couplage pour un grand nombre impair d'amplificateurs selon l'invention.
En référence à la figure 1, un dispositif de couplage hyperfréquence (micro-onde) DA selon une première réalisation de l'invention présente une première voie avec un premier circuit hyperfréquence de traitement de signal, tel qu'un amplificateur de puissance Cl, et une deuxième voie avec deux autres circuits hyperfréquences de traitement de signal C2 et C3, tels que deux amplificateurs de puissance en parallèle. Les voies s'étendent entre un diviseur de puissance d'entrée DIA et un combineur de puissance de sortie COA. Les trois amplificateurs de puissance Cl, C2 et C3 ont le même gain prédéterminé G et comportent chacun au moins un transistor de puissance.
Le diviseur DIA et le combineur COA sont composés chacun d'un coupleur directif hybride 1/3- 2/3.
Le coupleur 1/3-2/3 comporte deux lignes hyperfréquences du même type que les lignes hyperfréquences, par exemple des lignes à micro-ruban ou des lignes triplaques, qui relient les différents composants hyperfréquences dans le dispositif de
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couplage DA. Des tronçons parallèles des lignes principale et secondaire dans le coupleur 1/3-2/3 ont une longueur égale à un quart de longueur d'onde Â/4, comme un coupleur à 3 dB CE1, CS1 selon la technique antérieure, mais sont plus proches l'une de l'autre que les deux lignes dans un coupleur à 3 dB selon la technique antérieure. Dans le coupleur du diviseur de puissance DIA, la ligne secondaire prélève deux tiers de la puissance du signal entrant d'amplitude A dans la ligne principale ce qui confère un couplage de 10 log (2/3) =-1,77 dB. La longueur d'onde  correspond à la fréquence centrale de la bande de fréquence utile du signal entrant A ; typiquement lorsque celui-ci est un signal de télévision pouvant être compris dans la bande de 470 à 860 MHz, la longueur d'onde  correspond à la fréquence centrale de 665 MHz environ.
Le diviseur de puissance DIA reçoit à une entrée de ligne principale le signal entrant d'amplitude A, et a une entrée de ligne secondaire reliée à la terre à travers une résistance d'équilibrage RDA capable de dissiper une puissance relativement faible, de l'ordre au moins du tiers de la puissance du signal entrant. La résistance d'équilibrage RDA comme les autres résistances d'équilibrage dans le dispositif de couplage DA sont égales à l'impédance caractéristique des lignes hyperfréquences incluses dans le coupleur DA.
Une sortie de ligne principale du diviseur DIA située en diagonale par rapport à l'entrée de ligne
principale impose un déphasage de 900 correspondant à un retard de Â/4 dans un premier signal d'amplitude Al = A/3 ayant le tiers de la puissance du signal entrant A. La sortie de ligne principale du diviseur DIA applique ainsi un signal au tiers de puissance à
principale impose un déphasage de 900 correspondant à un retard de Â/4 dans un premier signal d'amplitude Al = A/3 ayant le tiers de la puissance du signal entrant A. La sortie de ligne principale du diviseur DIA applique ainsi un signal au tiers de puissance à
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l'entrée du premier amplificateur Cl de manière à produire un signal amplifié d'amplitude (G. A/) et déphasée de 900 par rapport au signal entrant A, à appliquer à une entrée de ligne principale du combineur COA.
Le diviseur de puissance DIA fournit à une sortie de ligne secondaire qui est située en face de l'entrée de ligne principale un deuxième signal d'amplitude A2 ayant les deux tiers de la puissance du signal entrant A. Le signal A2 est appliqué à l'entrée de la deuxième voie dans le dispositif de couplage DA. La deuxième voie de couplage comprend essentiellement un dispositif de couplage DCA du premier type connu, analogue au dispositif de couplage DC1 montré à la figure 1, et un moyen de déphasage pour mettre en phase le signal traité dans la deuxième voie avec le signal qui est traité dans
la première voie et qui est déphasé de 90 dans le diviseur de puissance DIA et de 90 dans le combineur de puissance COA.
la première voie et qui est déphasé de 90 dans le diviseur de puissance DIA et de 90 dans le combineur de puissance COA.
Le moyen de déphasage selon la première
réalisation comprend deux déphaseurs DEA1 et DEA2 ayant des lignes à retard de longueur Â/8 et respectivement disposés en entrée et en sortie de la deuxième voie et imposant chacun un déphasage de 45 . En variante, le moyen de déphasage ne comprend qu'un déphaseur de 900 disposé en entrée ou en sortie de la deuxième voie dans le dispositif de couplage DA, c'est-à-dire en entrée ou en sortie du dispositif de couplage DCA.
réalisation comprend deux déphaseurs DEA1 et DEA2 ayant des lignes à retard de longueur Â/8 et respectivement disposés en entrée et en sortie de la deuxième voie et imposant chacun un déphasage de 45 . En variante, le moyen de déphasage ne comprend qu'un déphaseur de 900 disposé en entrée ou en sortie de la deuxième voie dans le dispositif de couplage DA, c'est-à-dire en entrée ou en sortie du dispositif de couplage DCA.
Le dispositif de couplage DCA comprend en entrée un diviseur de puissance 1/2-1/2 constitué par un coupleur directif hybride à 3 dB CEA, un combineur de puissance 1/2-1/2 CSA composé également d'un coupleur directif hybride à 3 dB, et les deux autres
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amplificateurs de puissance C2 et C3 disposés en parallèle entre les coupleurs CEA et CSA. Une entrée de ligne secondaire du diviseur de puissance CEA est reliée à la masse à travers une résistance d'équilibrage REA, et une sortie de ligne secondaire du combineur CSA est reliée à la masse à travers une résistance d'équilibrage RSA capable de dissiper au moins la puissance maximum de l'un des amplificateurs C1 à C3. Les composants CEA, RDA, C2, C3, CSA et RSA sont agencés d'une manière identique aux composants CE1, RE1, Al, A2, CS1 et RS1 dans le dispositif de couplage DC1 selon la technique antérieure montrée à la figure 1.
Le premier déphaseur DEAl est connecté entre la sortie de ligne secondaire du diviseur de puissance DIA et l'entrée de ligne principale du coupleur CEA, et applique le signal A2 ayant les deux tiers de la puissance du signal entrant A et déphasé de 450 par rapport à celui-ci. La puissance du signal A2 est divisée par 2 dans le diviseur CEA de manière à amplifier des troisième et quatrième signaux A3 et A4 ayant un tiers de la puissance du signal entrant A dans les amplificateurs C2 et C3 respectivement. Le combineur CSA en sortie du dispositif de couplage DCA additionne les deux signaux amplifiés d'amplitude G. A3 et G. A4 pour produire un cinquième signal A5 = G. As. Le signal A5 représente ainsi les deux tiers de la puissance du signal entrant amplifié par les amplificateurs C2 et C3 et est déphasé de 45 + 90'= 135'paar rapport au signal entrant A, puisque chaque coupleur CEA, CSA impose un déphasage de 90 au signal respectif A2, G. A3 qui parcourt la ligne principale Â/4 dans celui-ci.
Le deuxième déphaseur DEA2 est connecté entre une sortie de ligne principale du combineur de
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puissance CSA et une entrée de ligne secondaire du combineur de puissance COA. Le déphaseur DEA2 ajoute un déphasage de 45'au signal A5 afin de lui conférer un déphasage total de 1800 paar rapport au signal entrant A, comme le déphasage imposé dans le combineur COA conjointement au déphasage imposé par le diviseur DIA au signal traité dans la première voie contenant le premier amplificateur Cl.
Les signaux dans les première et deuxième voies présentant respectivement des puissances d'un tiers et de deux tiers de celle du signal entrant A sont ainsi déphasés chacun de 180 et par conséquent sont en phase pour être additionner et produire un signal de sortie AS dont la puissance est égale à celle du signal entrant A multiplié par le gain de puissance de chaque amplificateur Cl, C2, C3 et déphasé de 1800 par rapport au signal entrant A.
La deuxième réalisation du dispositif de couplage hyperfréquence DB selon l'invention est montrée à la figure 6. Il comprend un diviseur de puissance 2/3-1/3 DIB recevant un signal entrant B, un combineur 2/3-1/3 COB produisant un signal sortant BS = G. B, et deux voies parallèles s'étendant entre les sorties du diviseur DIB et les entrées du combineur COB.
Les repères dans la figure 6 se terminant par la lettre B correspondent aux repères terminés par la lettre A désignant des éléments analogues dans le dispositif de couplage DA montré à la figure 5.
La deuxième réalisation montrée à la figure 6 diffère essentiellement de la première réalisation montrée à la figure 5 par l'introduction d'un dispositif de couplage DCB à deux coupleurs directifs hybrides à 3 dB selon la technique antérieure montrée
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à la figure 1, dans la première voie reliée à des extrémités de ligne principale du diviseur DIB et du combineur COB, et par l'introduction du premier amplificateur Cl dans la deuxième voie reliée à des extrémités de ligne secondaire du diviseur DIB et du combineur COB.
Dans le diviseur de puissance DIB de la deuxième réalisation, la ligne principale transmet les deux tiers de la puissance du signal entrant B à l'entrée de la première voie, au lieu du tiers appliqué par le diviseur DIA à la première voie selon la première réalisation montrée à la figure 5. La ligne secondaire du diviseur DIB dont la sortie est reliée à la deuxième voie dans la deuxième réalisation prélève le tiers de la puissance du signal entrant B dans la ligne principale, au lieu des deux tiers prélevés par la deuxième voie dans le dispositif DA selon la première réalisation montrée à la figure 5.
Le couplage des lignes dans le diviseur DIB est ainsi de 10 log (1/3) =-4,77 dB.
De même la sortie de la première voie et la sortie de la deuxième voie reliées respectivement aux entrées du combineur de puissance COB appliquent les deux tiers et le tiers de la puissance du signal amplifié BS = G. B. Puisque la ligne secondaire dans le diviseur DIB prélève moins de puissance que la ligne secondaire dans le diviseur DIA et puisque la ligne secondaire dans le combineur COB transmet moins de puissance que la ligne secondaire dans le combineur COA, les lignes principale et secondaire dans le diviseur DIB et le combineur COB sont plus éloignées que le sont entre elles les lignes principale et secondaire dans le diviseur DIA et le combineur COA.
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Au niveau de la première voie, le signal entrant B est déphasé de 90 dans le diviseur de puissance DIB, puis par moitié de puissance dans chacun des coupleurs CEB et CSB dans le dispositif de couplage DCB, et enfin de 90 dans le combineur de puissance COB, et par conséquent subit un déphasage total de
270 dans la première voie. Le signal de puissance amplifié par les deux amplificateurs C2 et C3 dans le dispositif DCB subit ainsi un déphasage de 270 qui doit être compensé par rapport au signal du tiers de puissance amplifié dans le premier amplificateur Cl.
270 dans la première voie. Le signal de puissance amplifié par les deux amplificateurs C2 et C3 dans le dispositif DCB subit ainsi un déphasage de 270 qui doit être compensé par rapport au signal du tiers de puissance amplifié dans le premier amplificateur Cl.
A cet effet, un moyen de déphasage de 2700 erst prévu dans la deuxième voie du dispositif DB. Selon la réalisation illustrée à la figure 6, ce moyen de déphasage comprend un premier dépaseur de 1350 DEB1 qui est connecté entre la sortie de ligne secondaire du diviseur de puissance DIB, qui est située directement en face de l'entrée recevant le signal
entrant B, et l'entrée de l'amplificateur Cl, et un deuxième déphaseur de 135 DEB2 qui est connecté entre la sortie de l'amplificateur C1 et l'entrée de ligne secondaire du combineur de puissance COB qui est située directement en face de la sortie produisant le signal BS = G. B. Chacun des déphaseurs
DEB1 et DEB2 comprend une ligne à retard ayant une longueur de 3/8, qui est trois fois plus longue que les lignes Â/8 dans les déphaseurs DEA1 et DEA2 introduits dans la deuxième voie du dispositif de couplage DA montré à la figure 5.
entrant B, et l'entrée de l'amplificateur Cl, et un deuxième déphaseur de 135 DEB2 qui est connecté entre la sortie de l'amplificateur C1 et l'entrée de ligne secondaire du combineur de puissance COB qui est située directement en face de la sortie produisant le signal BS = G. B. Chacun des déphaseurs
DEB1 et DEB2 comprend une ligne à retard ayant une longueur de 3/8, qui est trois fois plus longue que les lignes Â/8 dans les déphaseurs DEA1 et DEA2 introduits dans la deuxième voie du dispositif de couplage DA montré à la figure 5.
Dans les deux réalisations préférées ci-dessus du dispositif de couplage DA, DB selon l'invention, les moyens de déphasage sont répartis en deux déphaseurs identiques DEAl et DEA2, DEB1 et DEB2 afin que l'ensemble d'entrée composé du diviseur de
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puissance DIA, DIB et du premier déphaseur DEA1, DEB1 soit identique à et interchangeable avec l'ensemble de sortie composé du déphaseur DEA2, DEB2 et du combineur de puissance COA, COB. Dans ces conditions, le dispositif de couplage DA, DB est complètement réversible, la sortie de signal AS, BS pouvant devenir une entrée de signal entrant et l'entrée de signal A, B pouvant devenir une sortie de signal amplifié.
Bien que l'invention ait été décrite dans le cadre d'une amplification d'un signal dans un émetteur de télévision, les circuits hyperfréquences de traitement de signal C1 à C3 peuvent être d'autres circuits que des amplificateurs de puissance, comme par exemple des atténuateurs hyperfréquences, ou plus généralement des quadripôles passifs ou actifs de traitement de signal.
En référence à la figure 7, pour construire un dispositif de couplage comprenant M circuits hyperfréquences (à micro-onde) de traitement de signal, où M est un nombre impair, l'un des dispositifs hyperfréquences de couplage DA et DB de l'invention couplant trois circuits hyperfréquences
C1 à C3 est couplé à (M-3)/2 dispositifs de couplage DC1 de la technique antérieure montrée à la figure 1.
C1 à C3 est couplé à (M-3)/2 dispositifs de couplage DC1 de la technique antérieure montrée à la figure 1.
Le dispositif de l'invention DA ou DB et les dispositifs de couplage DC1 à deux circuits hyperfréquences Al et A2 sont couplés au fur et à mesure entre eux par des coupleurs d'entrée directifs hybrides CE et des coupleurs de sortie directifs hybrides à 3 dB CS, d'une manière analogue à ceux CE3 et CS3 montrés dans le dispositif de couplage DC2 à la figure 2. Finalement un coupleur d'entrée CE et un
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coupleur de sortie CS couplent l'ensemble du dispositif de couplage de l'invention DA ou DB et des (M-3) /2 dispositifs de couplage DC1 à une entrée E et une sortie S de l'ensemble.
Claims (6)
1-Dispositif hyperfréquence (DA, DB) pour coupler trois circuits hyperfréquences (Cl, C2, C3), caractérisé en ce qu'il comprend un premier diviseur de puissance (DIA, DIB) pour diviser un signal entrant (A, B) en un premier signal (Al, Bl) appliqué à l'un (Cl) des trois circuits et ayant un tiers de la puissance du signal entrant et un deuxième signal (A2, B2) ayant les deux tiers de la puissance du signal entrant, un deuxième diviseur de puissance (CEA, CEB) pour diviser le deuxième signal (A2, B2) en des troisième et quatrième signaux (A3, A4 ; B3, B4) ayant chacun la demi-puissance du deuxième signal et appliqués respectivement aux deux autres circuits (C2, C3) qui produisent des troisième et quatrième signaux traités (G. A3, G. A4 ; G. B3, G. B4), un premier combineur de puissance (CSA, CSB) pour sommer les puissances des troisième et quatrième signaux traités en un cinquième signal (A5, B5), et un deuxième combineur de puissance (COA, COB) pour sommer les puissances du cinquième signal (A5) et du premier signal traité (G. Al, G. B1) par ledit un circuit (Cl) en un signal sortant (AS, BS).
2-Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le premier diviseur de puissance (DIA) est un coupleur directif 1/3-2/3 dont une sortie de ligne principale produit le premier signal (Al) ayant le tiers de la puissance du signal entrant (A) et dont une sortie de ligne secondaire produit le deuxième signal (A2) ayant les deux tiers de la puissance du signal entrant (A), et le deuxième combineur de puissance (COA) est un coupleur directif 1/3-2/3 dont une entrée de ligne principale reçoit le
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signal (G. Al) traité par ledit un circuit (Cl) et dont une entrée de ligne secondaire reçoit le cinquième signal (AS), et en ce que le dispositif comprend un moyen (DEA1, DEA2) pour déphaser de 90 le cinquième signal (AS) avant de l'appliquer au deuxième combineur (COA).
3-Dispositif conforme à la revendication 2, dans lequel le moyen de déphasage comprend un déphaseur de 45 (DEA1) connecté entre la sortie de ligne secondaire du premier diviseur de puissance (DIA) et une entrée de ligne principale du deuxième diviseur de puissance (CEA), et un déphaseur de 45 (DEA2) connecté entre une sortie de ligne principale du premier combineur de puissance (CSA) et l'entrée de ligne secondaire du deuxième combineur de puissance (COA).
4-Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le premier diviseur de puissance (DIB) est un coupleur directif 2/3-1/3 dont une sortie de ligne principale produit le deuxième signal (B2) ayant les deux tiers de la puissance du signal entrant (B) et dont une sortie de ligne secondaire produit le premier signal (Bl) ayant le tiers de puissance du signal entrant (B), et le deuxième combineur (COB) est un coupleur directif 2/3-1/3 dont une entrée de ligne principale reçoit le
cinquième signal (B5) et dont une entrée de ligne secondaire reçoit le signal (G. B1) traité par ledit un circuit (C1), et en ce que le dispositif comprend un moyen (DEB1, DEB2) pour déphaser de 270 le signal (G. Bl) traité par ledit un circuit (CM).
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5-Dispositif conforme à la revendication 4, dans lequel le moyen pour déphaser comprend un déphaseur de 135 (DEB1) connecté entre la sortie de ligne secondaire du premier diviseur de puissance (DIB) et une entrée dudit un circuit (CM), et un déphaseur de 135 (DEB2) connecté entre la sortie
dudit un circuit (Cl) et l'entrée de ligne secondaire du deuxième combineur de puissance (COB).
6-Dispositif hyperfréquence pour coupler M circuits hyperfréquences (Cl, CM), M étant un entier impair, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif hyperfréquence (DA, DB) pour coupler trois circuits (Cl, C2, C3) conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, plusieurs dispositifs de couplage (DC1) pour coupler les autres circuits (C4, CM) par paire au moyen de coupleurs hybrides directifs (CE1, CS1), et plusieurs coupleurs hybrides directifs (CE, CS) pour coupler tous les dispositifs de couplage (DA, DB, DCl) entre eux.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0103721A FR2822298A1 (fr) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | Dispositif de couplage hyperfrequence de trois circuits |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0103721A FR2822298A1 (fr) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | Dispositif de couplage hyperfrequence de trois circuits |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2822298A1 true FR2822298A1 (fr) | 2002-09-20 |
Family
ID=8861310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR0103721A Withdrawn FR2822298A1 (fr) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | Dispositif de couplage hyperfrequence de trois circuits |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2822298A1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102281408A (zh) * | 2011-08-16 | 2011-12-14 | 福建三元达通讯股份有限公司 | 一种户外型高效率数字电视发射机 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0229004A (ja) * | 1988-07-18 | 1990-01-31 | Mitsubishi Electric Corp | マイクロ波給電回路 |
| EP0511522A1 (fr) * | 1991-05-01 | 1992-11-04 | Fujitsu Limited | Appareil et procédé pour séparer et/ou combiner l'énergie de micro-ondes à partir d'un nombre impair de puces de transistor |
-
2001
- 2001-03-19 FR FR0103721A patent/FR2822298A1/fr not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
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| CN102281408A (zh) * | 2011-08-16 | 2011-12-14 | 福建三元达通讯股份有限公司 | 一种户外型高效率数字电视发射机 |
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