EP0480333A1 - Dispositif micro-onde correcteur de pente, notamment dans le domaine spatial - Google Patents

Dispositif micro-onde correcteur de pente, notamment dans le domaine spatial Download PDF

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EP0480333A1 EP91116968A EP91116968A EP0480333A1 EP 0480333 A1 EP0480333 A1 EP 0480333A1 EP 91116968 A EP91116968 A EP 91116968A EP 91116968 A EP91116968 A EP 91116968A EP 0480333 A1 EP0480333 A1 EP 0480333A1
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    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203—Strip line filters

Definitions

  • the invention relates to a slope correction microwave device, in particular in the spatial field, which makes it possible to correct the gain / frequency response of a microwave assembly, for example in a certain range of temperatures.
  • a microwave receiver in particular for space applications, is composed of a set of modules (mixers, amplifiers, filters, etc.) in cascade. Each module provides a gain / frequency drift depending on the temperature.
  • the global drift is therefore the sum of the elementary drifts.
  • such optimizations are very long to implement.
  • the object of the invention is to overcome these various drawbacks.
  • a microwave corrector device for slope, in particular in the space domain, for correcting the gain / frequency response of a microwave chain, in particular in a given range of temperatures, characterized in that, to achieve a drift opposite to that of the microwave chain by reducing absorption to the operating frequency, it comprises at least one microwave coupler, including one branch, having its two ends equipped with an active element, the variation of the parameters allows a displacement of the frequency and possibly of the absorption power, is coupled to a transmission line of said chain, and a control circuit.
  • Such a device makes it possible to sufficiently minimize the overall drift of the assembly.
  • the optimization of the elementary modules is therefore less critical, which saves time for the adjustments of the microwave chain.
  • such a device makes it possible to improve the temperature performance of said chain, while reducing adjustment interventions.
  • the object of the invention consists in inserting into a microwave chain a correcting circuit making it possible to globally correct (1 C) the variation of the assembly (1A) by performing the opposite function (1 B).
  • the three curves, represented in FIG. 1, give the variation of the output power Ps as a function of the frequency f.
  • the device of the invention is composed of a microwave coupler 10 associated with at least one active element, here two elements 11 and 12 mounted in series with the branch 13 of the coupler 10 which is coupled to the transmission line 14, and to a control circuit 15.
  • the coupler 10, in the example shown, is an X / 4 coupler such that the coupling length I is equal to a quarter of the length d wave of the signal carried in line 14.
  • the device of the invention makes it possible to generate losses in a desired frequency range, the slope having to change sign while remaining relatively linear.
  • the total length of the coupled branch makes it possible to reduce absorption to the desired frequency.
  • the variation of the microwave parameters of the active elements allows a displacement of this absorption in frequency and in power; this absorption remaining relatively low in order to ensure good linearity.
  • the device of the invention makes it possible to vary the slope as a function of the temperature, by playing on the control signal from the circuit 15 automatically, for example by using a thermistor.
  • This control circuit 15 then supplies a control voltage, or current, to the active elements 11 and 12 as a function of the temperature measured by this thermistor.
  • the device of the invention forms a slope corrector for a 6-4 GHz receiver using two PIN diodes, as shown in FIG. 5. It includes these two diodes D1 and D2, which are the elements assets 11 and 12 of figure 2, and two capacitors C1 and C2, for example of 47 pF located between the output respective control circuit 15 connected to each of these diodes and ground, a line 16 (17) in open circuit being connected to each of these two outputs; a thermistor T, making it possible to deliver information concerning the temperature to the control circuit 15.
  • FIG. 6 Three operating curves of such a device are shown in FIG. 6, for different values of currents in the diodes D1 and D2.
  • a slope variation of ⁇ 1.5 dB is obtained on 3.7-4.2 GHz with reflection losses less than -14 dB.
  • the variation of the linearity of the slopes in the band is less than ⁇ 0.5 dB.
  • the device of the invention is produced in monolithic technology.
  • This technology makes it possible to produce devices of small dimensions and in large quantities.
  • This technology can be combined with a design using two coupled circuits and four active elements (see variant of FIG. 3) in order to increase the bandwidth and the sensitivity.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif micro-onde correcteur de pente notamment dans le domaine spatial, réalisant une dérive opposée à celle de la chaîne micro-onde dans laquelle il est inséré en ramenant une absorption à la fréquence de fonctionnement de manière à corriger globalement cette dérive. Application notamment au domaine des télécommunications spatiales. <IMAGE>

Description

  • L'invention concerne un dispositif micro-onde correcteur de pente, notamment dans le domaine spatial, qui permet de corriger la réponse gain/fréquence d'un ensemble micro-onde, par exemple dans une certaine gamme de températures.
  • Dans les dispositifs de l'art connu un récepteur micro-onde, notamment pour applications spatiales, est composé d'un ensemble de modules (mélangeurs, amplificateurs, filtres,...) en cascade. Chaque module apporte une dérive gain/fréquence en fonction de la température.
  • La dérive globale est donc la somme des dérives élémentaires. Actuellement, pour minimiser cette dérive globale on optimise au mieux chaque module, mais ceci n'est pas suffisant dans tous les cas. De plus de telles optimisations sont très longues à mettre en oeuvre.
  • L'invention a pour objet de pallier ces différents inconvénients.
  • Elle propose à cet effet un dispositif micro-onde correcteur de pente, notamment dans le domaine spatial, pour corriger la réponse gain/fréquence d'une chaine micro-onde, notamment dans une gamme de températures données, caractérisé en ce que, pour réaliser une dérive opposée à celle de la chaine micro-onde en ramenant une absorption à la fréquence de fonctionnement, il comporte au moins un coupleur micro-onde, dont une branche, ayant ses deux extrémités équipées d'un élément actif dont la variation des paramètres permet un déplacement de la fréquence et éventuellement de la puissance d'absorption, est couplée à une ligne de transmission de ladite chaine, et un circuit de commande.
  • Un tel dispositif permet de minimiser de manière suffisante la dérive globale de l'ensemble. L'optimisation des modules élémentaires est donc moins critique, ce qui entraine un gain de temps pour les réglages de la chaine micro-onde. De plus un tel dispositif permet d'améliorer les performances en température de ladite chaine, tout en diminuant les interventions de réglage.
  • Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées sur lesquelles :
    • - la figure 1 illustre schématiquement l'objet du dispositif de l'invention ;
    • - la figure 2 représente le dispositif de l'invention ;
    • - les figures 3 et 4 illustrent une variante du dispositif de l'invention ;
    • - les figures 5 et 6 illustrent une réalisation du dispositif de l'invention.
  • Comme représenté sur la figure 1, l'objet de l'invention consiste à insérer dans une chaine micro-onde un circuit correcteur permettant de corriger (1 C) globalement la variation de l'ensemble (1A) en réalisant la fonction opposée (1 B). Les trois courbes, représentées sur la figure 1, donnent la variation de la puissance de sortie Ps en fonction de la fréquence f.
  • Le dispositif de l'invention, tel que représenté sur la figure 2, est composé d'un coupleur micro-onde 10 associé à au moins un élément actif, ici deux éléments 11 et 12 montés en série avec la branche 13 du coupleur 10 qui est couplée à la ligne de transmission 14, et d'un circuit de commande 15. Le coupleur 10, dans l'exemple représenté, est un coupleur en X/4 tel que la longueur de couplage I est égale au quart de la longueur d'onde du signal véhiculé dans la ligne 14.
  • Les deux éléments actifs 11 et 12 sont par exemple des diodes de type Varicap ou PIN commandées respectivement par une tension ou un courant :
    • - Dans le cas d'une diode Varicap, la variation de la capacité de jonction entraîne un déplacement de la fréquence d'absorption.
    • - Dans le cas d'une diode PIN, la variation de la résistance de jonction entraîne à la fois une variation de la fréquence et une variation de la puissance d'absorption.
  • Le dispositif de l'invention permet de générer des pertes dans une gamme de fréquence désirée, la pente devant changer de signe tout en restant relativement linéaire. La longueur totale de la branche couplée permet de ramener une absorption à la fréquence désirée. La variation des paramètres micro-ondes des éléments actifs autorise un déplacement de cette absorption en fréquence et en puissance ; cette absorption demeurant relativement faible afin d'assurer une bonne linéarité.
  • Le dispositif de l'invention permet de faire varier la pente en fonction de la température, en jouant sur le signal de commande issu du circuit 15 de manière automatique, par exemple en utilisant une thermistance. Ce circuit de commande 15 fournit alors une tension, ou un courant, de commande aux éléments actifs 11 et 12 en fonction de la température mesurée par cette thermistance.
  • Dans une variante de réalisation du dispositif de l'invention on dispose un coupleur 10 (10') associé aux éléments actifs 11, 12 (11', 12') et au circuit de commande 15 (15') de part et d'autre de la ligne de transmission 14, tel que représenté sur la figure 3, de manière à pouvoir obtenir un réglage de double pente, comme représenté sur la figure 4.
  • Dans un exemple particulier de réalisation, le dispositif de l'invention forme un correcteur de pente pour récepteur 6-4 GHz utilisant deux diodes PIN, tel que représenté sur la figure 5. Il comporte ces deux diodes D1 et D2, qui sont les éléments actifs 11 et 12 de la figure 2, et deux capacités C1 et C2, par exemple de 47 pF situées entre la sortie respective du circuit de commande 15 reliée à chacune de ces diodes et la masse, une ligne 16 (17) en circuit ouvert étant reliée à chacune de ces deux sorties ; une thermistance T, permettant de délivrer une information concernant la température au circuit de commande 15.
  • Trois courbes de fonctionnement d'un tel dispositif sont représentées à la figure 6, pour différentes valeurs de courants dans les diodes D1 et D2. Une variation de pente de ± 1,5 dB est obtenue sur 3,7-4,2 GHz avec des pertes par réflexion inférieures à -14 dB. La variation de la linéarité des pentes dans la bande est inférieure ± 0,5 dB.
  • Mais le dispositif de l'invention peut être utilisé à d'autres fréquences pour former par exemple :
    • - un correcteur de pente à 6 GHz pour récepteur 6-4 GHz ;
    • - un correcteur de pente à 12 GHz pour récepteurs à fonctions monolithiques.
  • Dans ce dernier cas, le dispositif de l'invention est réalisé en technologie monolithique.
  • Cette technologie permet de réaliser des dispositifs de faibles dimensions et en quantité importante. Cette technologie peut être associée à une conception utilisant deux circuits couplés et quatre éléments actifs (voir variante de la figure 3) dans le but d'augmenter la bande passante et la sensibilité.
  • Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et que l'on pourra remplacer ses éléments constitutifs par des éléments équivalents sans, pour autant, sortir du cadre de l'invention.

Claims (5)

1. Dispositif micro-onde correcteur de pente, notamment dans le domaine spatial, pour corriger la réponse gain/fréquence d'une chaine micro-onde, notamment dans une gamme de températures données, caractérisé en ce que, pour réaliser une dérive opposée à celle de la chaine micro-onde en ramenant une absorption à la fréquence de fonctionnement, il comporte au moins un coupleur micro-onde (10), dont une branche (13), ayant ses deux extrémité équipées d'un élément acitf (11, 12) dont la variation des paramètres permet un déplacement de la fréquence et éventuellement de la puissance d'absorption, est couplée à une ligne de transmission (14) de ladite chaine et un circuit de commande (15).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur de couplage (1) du coupleur micro-onde (10) avec la ligne de transmssion (14) est égale au quart de la longueur d'onde du signal véhiculé dans celle-ci.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments actifs (11, 12) sont des diodes Varicap ou des diodes PIN.
4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une thermistance (T) reliée au circuit de commande (15) de manière à permettre une correction qui soit fonction de la température.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est réalisé en technologie monolithique.
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