FR3060864B1 - Ligne de transmission a ondes lentes a meandres - Google Patents

Abstract

L'invention porte sur une ligne de transmission (200) à ondes lentes microruban dans un circuit imprimé radiofréquence. La ligne de transmission selon l'invention comprend un conducteur central (201, 202, 203) sur une première couche du circuit imprimée disposée au-dessus d'un plan de masse (111, 112) formé dans une deuxième couche du circuit imprimé et présentant un axe de symétrie (110), et une couche de substrat. Le plan de masse comprend une zone (112) faite d'une pluralité de barreaux (103) sensiblement équidistants positionnés sensiblement perpendiculairement à l'axe de symétrie du plan de masse qu'ils croisent en leur centre. Le conducteur central comprend au moins deux brins (201, 202) sensiblement parallèles à l'axe de symétrie du plan de masse, chacun des brins du conducteur central passant au-dessus de l'ensemble des barreaux du plan de masse. L'invention porte également sur une cellule de déphasage comprenant une telle ligne de transmission.

Description

LIGNE DE TRANSMISSION A ONDES LENTES A MEANDRES

La présente invention concerne le domaine des circuits radio fréquence (RF), et décrit plus précisément une ligne de transmission radiofréquence dite à « ondes lentes », modifiée de manière à améliorer sa compacité, ainsi qu’un dispositif utilisant une telle ligne de transmission.

En matière de circuits intégrés, les besoins en termes de fréquences de fonctionnement ainsi que de diminution de la consommation électrique et de la surface utilisée, vont croissants. Les circuits intégrés RF permettent de synthétiser des composants passifs, comme des inductances, condensateurs, atténuateurs, diviseurs de puissances, ou autres, sous la forme de lignes de transmission. La synthèse de lignes de transmission à haut facteur de qualité et de dimensions compactes est donc un point majeur pour ces circuits.

De manière générale, ces lignes de transmission, ou lignes de propagation, se présentent sous la forme d’un ruban conducteur central, entouré par un ou plusieurs conducteurs latéraux, supérieurs et/ou inférieurs constituant des plans de masse destinés à constituer avec le ruban conducteur une structure de type guide d’onde. Dans des technologies compatibles avec la réalisation de circuits intégrés électroniques multicouches, le ruban conducteur et les plans de masse appartiennent à différents niveaux de métallisation formés au-dessus d’un substrat semi-conducteur. Afin de rendre plus compactes les structures et de réduire les pertes d’insertion induites par les lignes de transmission, de nombreux travaux ont été effectués sur des techniques utilisant un phénomène électromagnétique dit phénomène d’ondes lentes. Ces techniques consistent à modifier la vitesse de phase νφ de la ligne (et donc également la longueur d’onde) en modifiant leur géométrie. La relation entre les deux grandeurs est rappelée par la relation suivante :

avec c0 la vitesse de propagation d’une onde dans le vide, la permittivité relative effective, Xg la longueur électrique de la ligne de transmission et f la fréquence du signal. L’augmentation de la permittivité effective de la ligne de transmission permet donc de réduire la valeur de la vitesse de phase, et d’augmenter la longueur électrique de la ligne.

Deux solutions sont possibles pour mettre en œuvre le phénomène d’ondes lentes : • utiliser des matériaux à forte permittivité afin de réduire directement la vitesse de phase, ou • implémenter des éléments distribués tout au long de la ligne de transmission pour modifier artificiellement la vitesse de phase.

Si la première solution est intéressante, elle n’est pas compatible de la plupart des procédés technologiques de fabrication de semi-conducteurs. La seconde est donc la solution naturellement privilégiée.

Il est connu des techniques en technologie coplanaire, comme celle décrite dans le brevet US 6,950,590 B2, dans lesquelles le conducteur central est positionné au milieu de deux rubans latéraux de masse coplanaires, le tout étant disposé sur une couche d’isolant diélectrique, qui est elle-même au-dessus d’une couche de substrat. Des bandes métalliques parallèles, appelées barreaux, sont disposées orthogonalement au conducteur central dans la couche d’isolant située sous le ruban conducteur central et les rubans de masse. Les phénomènes de couplage inhérents à cette disposition permettent d’augmenter la permittivité relative effective, ce qui entraîne une augmentation de la constante de propagation, et donc une diminution des longueurs physiques de lignes pour une longueur électrique donnée.

Si les lignes de transmissions à ondes lentes coplanaires sont les plus couramment utilisées, il est également possible de synthétiser une ligne de transmission à ondes lentes en technologie micro-ruban (en anglais microstrip) en positionnant le conducteur central au-dessus d’un plan de masse centré autour ce conducteur central, la partie du plan de masse située sous le conducteur central étant composée de barreaux orthogonaux au conducteur central et répétés de manière périodique à intervalles constants. Une autre manière de représenter le plan de masse revient alors à le voir comme comprenant des fentes dans la partie située sous le conducteur central, les fentes étant orthogonales et centrées autour du conducteur central, et réparties de manière périodique. La figure 1a présente la structure d’une telle ligne de transmission micro-ruban à ondes lentes 100, connue de l’état de l’art, selon une vue en perspective. Le conducteur central 101, de largeur Ws, est positionné au-dessus d'un plan de masse 102 comprenant des barreaux 103 orientés orthogonalement par rapport à celui-ci, et qui s’étendent sur une distance G de part et d’autre du conducteur central. Les barreaux ont donc une longueur totale égale à Ws + 2*G, une largeur de taille Sl, et sont espacés d’un écart constant Ss. Le plan de masse présente sur chacun de ses bords une partie continue de largeur Wg. L’ensemble est disposé sur une couche de substrat 104. La couche comprenant le conducteur central 101 et la couche comprenant le plan de masse 102 sont séparées par une couche d’isolant en diélectrique, non représentée.

La structure composée des barreaux est généralement désignée par le terme de “bouclier flottant”. Le bouclier flottant a pour but d’empêcher les lignes du champ électrique émises par le conducteur central 101 de pénétrer à l’intérieur du silicium, et ainsi d’améliorer facteur de qualité de la ligne de transmission. Les barreaux sont disposés orthogonalement par rapport au sens de propagation du signal de manière à ce que les courants de retour soient repoussés loin de la ligne conductrice, contrairement à une ligne micro-ruban classique. En faisant passer ces courants loin de la ligne conductrice, et en jouant sur l’intervalle entre la ligne de signal et le plan de masse plein, il est possible de modifier artificiellement l’inductance par unité de longueur. La vitesse de phase νφ est donc contrôlée au travers du choix de l’épaisseur de diélectrique située entre le conducteur central et le bouclier flottant, la distance entre le conducteur central et le plan de masse plein, et la disposition des barreaux constituant le bouclier flottant, c’est à dire des paramètres Ws, G, ainsi que la disposition des barreaux (l’espacement Ss et leur largeur Sl). Tous ces paramètres permettent d’ajuster la permittivité effective relative de la ligne de transmission, et donc sa longueur électrique. En particulier, pour une densité de barreaux donnée, lorsque le rapport Ss/Sl diminue, les pertes augmentent mais la permittivité relative diminue, et inversement. Le dimensionnement de la ligne de transmission à ondes lentes résulte donc d’un compromis entre facteur de qualité recherché et surface occupée. L’article de M. Gastaldi, D. Dragomirescu, A. Takacs, V. Armengaud et S. Rochette : “Microstrip slow-wave line for phase shifting cells”, Electronics Letters, 01 octobre 2015, Vol. 51 N°20 pp 1589-1591, décrit de telles lignes micro-ruban à ondes lentes.

La figure 1b représente la même ligne micro-ruban à ondes lentes 100 telle que connue de l’état de l’art, vue cette fois-ci de dessus. Le plan de masse 102 présente un axe de symétrie 110 autour duquel est centré le conducteur central 101. Les barreaux 103 sont perpendiculaires et centrées sur cet axe de symétrie. Le plan de masse présente une région pleine 111, comprenant les extrémités du plan de masse et les rubans latéraux parallèles à l’axe de symétrie, et un bouclier flottant 112, composé des barreaux 103 répartis de manière périodique. La partie pleine fait office d’anneau de court-circuit pour les barreaux métalliques.

De telles lignes de transmission micro-ruban à ondes lentes présentent de bonnes propriétés en ce qui concerne la constante de propagation, et de très bonnes propriétés d’intégration. Elles sont utilisées dans de nombreuses applications, comme par exemple des déphaseurs actifs ou passifs, des commutateurs, des amplificateurs de puissance, en particulier lorsque ces équipements présentent des contraintes de surface importantes. C’est le cas par exemple pour les équipements formateurs de faisceaux pour antennes actives en bande X, Ku et Ka. Ces antennes directives sont constituées d’un grand nombre d’éléments rayonnants transmettant un même signal, mais pour lesquels la phase et l’amplitude du signal émis par chacun des éléments rayonnants est pilotée de manière à pointer le faisceau dans une direction particulière. La fonction intégrée de contrôle amplitude-phase de chacun des signaux transmis aux éléments rayonnants est un contributeur majeur en termes de bilan électrique et mécanique, d’autant que la feuille de route tracée pour les solutions des prochaines générations montre une tendance claire vers un nombre croissant de noeuds de contrôle (500, 1000, 2000, voire plus). Le circuit intégré regroupant la fonction de contrôle amplitude/phase RF de chacun des nœuds et l’interface de commande numérique devient alors un élément dimensionnant majeur en ce qui concerne l’encombrement de l’équipement. L’invention vise à améliorer les lignes de transmission à ondes lentes connues de l’état de l’art de manière à réduire leur encombrement sans augmenter les pertes d’insertions. Pour ceci, l’invention vise à conserver l’effet de ralentissement de la propagation des ondes du au phénomène d’ondes lentes, qui permet d’augmenter la longueur électrique d’une ligne de transmission pour une longueur physique donnée (ce qui revient à diminuer la longueur physique nécessaire pour obtenir une longueur électrique donnée ou un déphasage imposé) tout en présentant une surface réduite. La ligne de transmission selon l’invention permet d’envisager la synthèse de circuits intégrés RF compacts, utilisables en particulier pour la réalisation de déphaseurs. A cet effet, l’invention porte sur une ligne de transmission à ondes lentes micro-ruban dans un circuit imprimé radiofréquence, comprenant un conducteur central sur une première couche du circuit imprimée disposée au-dessus d’un plan de masse formé dans une deuxième couche du circuit imprimé et présentant un axe de symétrie, et une couche de substrat. Dans la ligne de transmission micro-ruban selon l’invention, le plan de masse comprend une zone faite d’une pluralité de barreaux sensiblement équidistants positionnés sensiblement perpendiculairement à l’axe de symétrie du plan de masse qu’ils croisent en leur centre, et le conducteur central comprend au moins deux brins sensiblement parallèles à l’axe de symétrie du plan de masse, chacun des brins du conducteur central passant au-dessus de l’ensemble des barreaux du plan de masse.

Les première et deuxième couches de circuit imprimé sont en outre séparées par une couche de diélectrique.

Selon un mode de réalisation de l’invention, les deux brins les plus éloignés de l’axe de symétrie du plan de masse sont situés de part et d’autre et à égale distance de celui-ci, c'est-à-dire que le conducteur central est centré sur le plan de symétrie du plan de masse, et donc sur une droite traversant les milieux des barreaux qui le composent.

Selon un mode de réalisation d’une ligne de transmission selon l’invention, les brins formant le conducteur central sont sensiblement équidistants.

Avantageusement, la ou les zones de liaison entre deux brins d’une ligne de transmission selon l’invention se trouvent au-dessus d’une région continue du plan de masse.

Avantageusement, les brins du conducteur central d’une ligne de transmission selon un mode de réalisation de l’invention sont espacés d’une distance sensiblement égale à la largeur du conducteur central. L’invention décrit également une cellule de déphasage dans un circuit radiofréquence comprenant une entrée et une sortie, pour laquelle l’entrée et la sortie sont reliées par une première liaison, ainsi que par une deuxième liaison se présentant sous la forme d’une ligne de transmission micro-ruban à ondes lentes selon un mode de réalisation de l’invention.

Avantageusement, cette cellule de déphasage comprend en outre une pluralité de transistors configurés pour être passants ou bloqués en fonction d’une tension de commande, et disposés de manière à ce que la deuxième liaison entre l’entrée et la sortie de la cellule de déphasage soit bloquée lorsque la première liaison est passante, et inversement.

Description L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit, donnée à titre non limitatif, et grâce aux figures annexées parmi lesquelles : • Les figure 1a et 1b, déjà décrites, présentent une ligne de transmission micro-ruban à ondes lentes telle que connue de l’état de l’art, selon une vue en perspective et une vue de dessus ; • La figure 2a représente un premier mode de réalisation d’une ligne de transmission micro-ruban à ondes lentes selon l’invention, vue de dessus ; • La figure 2b représente la circulation des courants dans la ligne de transmission micro-ruban à ondes lentes présentée en figure 2 ; • Les figures 3a et 3b représentent deux autres mode de réalisation d’une ligne de transmission micro-ruban à ondes lentes selon l’invention, vue de dessus ; • Les figures 4a et 4b permettent de comparer respectivement une cellule de déphasage selon l’état de la technique, utilisant des éléments localisés, et une cellule de déphasage selon un mode de réalisation de l’invention, utilisant une ligne de transmission à ondes lentes à méandres ; • La figure 5 représente l’implémentation comparée de deux cellules de déphasage 11.25°, la première selon l’état de la technique, et la deuxième cellule selon un mode de réalisation de l’invention.

La figure 2a représente un premier mode de réalisation d’une ligne de transmission micro-ruban à ondes lentes selon l’invention. Tout comme la ligne de transmission présentée en figure 1b, cette ligne comprend un plan de masse 102 présentant un axe de symétrie, composé d’une région pleine 111 et d’un bouclier flottant 112 comprenant des barreaux 103 disposés sensiblement perpendiculairement à l’axe de symétrie du plan de masse et centrées sur celui-ci, les barreaux étant répartis à des intervalles constants.

Cependant, et contrairement aux lignes de transmission micro-ruban à ondes lentes de l’état de l’art dans lesquelles le plan de masse suit le tracé du conducteur central, le conducteur central réalise un ou plusieurs méandres sur la partie bouclier flottant du plan de masse. Le fonctionnement de cette ligne et sa nouveauté reposent sur le couplage induit entre les brins parallèles du ruban conducteur disposés en regard du bouclier flottant.

Dans l’invention, le conducteur central est donc composé de deux brins 201 et 202 sensiblement parallèles à l’axe de symétrie du plan de masse, chacun des brins passant au-dessus de l’ensemble des barreaux 103 du bouclier flottant. Les deux brins du conducteur central sont reliés par une zone de liaison 203, dont la forme est sensiblement symétrique par rapport à l’axe de symétrie 110 du plan de masse. Elle peut par exemple être constituée de deux virages à angles droit, comme dans la figure 2a, de deux virages arrondis en quart de cercles, ou d’un demi-cercle. Cette zone de liaison est positionnée en regard d’une région pleine 111 du plan de masse, c'est-à-dire qu’elle n’est pas en regard des barreaux. L’ensemble des deux brins et de la zone de liaison forment une structure que l’on appellera par la suite un méandre. La couche comprenant le conducteur central et la couche comprenant le plan de masse sont séparées par une couche d’isolant en diélectrique, non représentée. L’ensemble est disposé sur une couche de substrat 104.

Le fait que les différents brins de la ligne de transmission composant un méandre soient superposés au bouclier flottant permet notamment de favoriser leur proximité physique, et donc de rendre plus compacte la ligne de transmission

Dans la ligne de transmission selon ce mode de réalisation de l’invention, les brins qui composent le conducteur central sont disposés perpendiculairement aux barreaux du bouclier flottant, de manière à conserver les propriétés de propagation d’ondes lentes de la ligne de transmission, et parallèlement les unes aux autres afin de maximiser les effets de couplage entre les brins. Le motif réalisé par les brins du conducteur central conserve sa propriété de symétrie par rapport à l’axe de symétrie du plan de masse. Chacun des brins passe en regard de chacun des barreaux du bouclier flottant, ce croisement n’étant pas physique car le conducteur central et le plan de masse sont séparés par une couche de diélectrique.

Le dimensionnement des éléments principaux de la ligne de transmission à ondes lentes selon l’invention est réalisé de manière identique à celui des lignes de transmission à ondes lentes de l’état de l’art en ce qui concerne la largeur Ws du conducteur central, la largeur Wg des bandes continues du plan de masse, la distance G de la ligne conductrice à la partie pleine du plan de masse, ainsi que l’espacement Ss entre les barreaux et leur largeur Sl ou l’épaisseur de la couche de diélectrique positionnée entre le conducteur central et le plan de masse. Cependant, deux nouveaux paramètres permettent d’ajuster les performances : il s’agit de la distance T entre les brins du conducteur central, et de la longueur Tg des barreaux.

Dans la ligne de transmission selon l’invention, chacun des brins du conducteur central passe en regard des barreaux du bouclier flottant, ce qui permet de maintenir l’effet ondes lentes sur chacun de ces brins. Par exemple, une ligne à ondes lentes selon l’invention telle que représentée en figure 2a, de longueur physique L et dont le conducteur central déployé est de longueur 2*L, introduira un déphasage/retard de phase quasi-identique à celui obtenu avec une ligne à ondes lentes selon l’état de l’art antérieur à l’invention, dont la longueur physique vaut la longueur du conducteur central, c'est-à-dire 2*L.

De par la structure en méandres du conducteur central, l’homme du métier s’attendrait à ce que les pertes d’insertion de la ligne, qui comprennent entre autres les pertes métalliques, les pertes liées au diélectrique, les pertes par rayonnement, etc..., augmentent. Cependant, le comportement observé est l’inverse : la structure du conducteur en méandres sur un même bouclier flottant introduit des phénomènes de couplage entre les brins qui ont pour effet inattendu de garantir un niveau quasi-constant, et parfois même une diminution, des pertes d’insertion de la ligne. Ces phénomènes de couplage proviennent de ce que les lignes de courant sur les bords du conducteur central suivent le sens de propagation du signal. Ainsi, lorsque la ligne fait demi-tour, les deux brins ont des lignes de courant de sens opposés. Ces lignes de courant entraînent l’annulation du courant rentrant dans le bouclier flottant du plan de masse, et donc une diminution des pertes métalliques.

Ainsi, lorsque l’écart T entre les brins augmente, les effets de couplage diminuent. Par voie de conséquence, les pertes d’insertion augmentent. Lorsque l’écart T est trop petit, l’effet ondes lentes réduit. Afin de maximiser les effets liés au couplage des brins du conducteur central sur les pertes métalliques, et donc de réduire au maximum les pertes globales d’insertion, sans atténuer le phénomène d’ondes lentes, il est avantageux de choisir l’écartement T entre les différents brins du conducteur central proche de Ws.

La valeur de Tg, qui représente la longueur des barreaux du bouclier flottant, est fonction des valeurs choisies pour Ws, T, G, ainsi que du nombre de méandres réalisés par le conducteur central. La longueur Tg doit être ajustée afin de maximiser le phénomène d’ondes lentes. Un ordre de grandeur de Tg, dans le cas d’une ligne de transmission à ondes lentes à un méandre, est de l’ordre de Tg » 2P/S + 2G + T.

La figure 2b représente la direction de propagation des lignes de courant internes et externes au conducteur central. La direction des lignes de courant est la même sur chaque côté de ce conducteur. Sur deux brins adjacents parallèles (201 et 202), les lignes de courants 211 et 212 sont dans des directions opposées, ce qui entraîne une diminution des courants qui pénètrent le plan de masse, et donc une diminution des pertes métalliques. Ce phénomène est d’autant plus marqué à proximité des zones de liaisons 203 entre les brins car les courants se retrouvent opposés alors que la valeur de la phase de la ligne de transmission est quasi-constante. L’invention, selon le mode de réalisation présenté aux figures 2a et 2b, permet donc, pour un déphasage ciblé, d’obtenir des lignes de transmission à ondes lentes plus compactes que les lignes de propagation à ondes lentes selon l’état de la technique. En effet, la forme repliée du conducteur central permet de diminuer la longueur de la ligne de transmission. Sa largeur augmente, mais l’utilisation du même bouclier flottant pour l’ensemble des brins parallèles permet d’occuper une surface totale inférieure aux lignes de transmission selon l’état de la technique pour un même déphasage visé. Quant aux pertes d’insertion, elles restent à un niveau comparable à l’état de l’art de par les phénomènes de couplages supplémentaires liés à la proximité des différents brins du conducteur central. L’invention peut très facilement être étendue à de nouveaux modes de réalisation comprenant plusieurs méandres. A cet effet, la figure 3a présente un mode de réalisation d’une ligne de transmission à ondes lentes à méandres selon l’invention, dans lequel le conducteur central présente trois méandres : un premier composé des brins 301 et 302 reliés par la zone de liaison 311, un deuxième composé des brins 302 et 303, reliés par la zone de liaison 312, et un troisième composé des brins 303 et 304, reliés par la zone de liaison 313. L’ensemble des brins composant le conducteur central sont positionnés sensiblement parallèlement à l’axe de symétrie du plan de masse, chacun des brins passant par-dessus chacun des barreaux 103. Les brins sont uniformément répartis autour de l’axe de symétrie 110 du plan de masse, les deux brins 301 et 304 les plus éloignés de cet axe de symétrie étant sensiblement équidistants de celui-ci. Les zones de liaison 311, 312 et 313 sont toutes positionnées au-dessus d’une région pleine 111 du plan de masse, dans laquelle n’apparaissent pas les barreaux métalliques 103. Les barreaux de la région 112 formant le bouclier flottant sont tous sensiblement perpendiculaires à l’axe de symétrie 110 du plan de masse, et sont positionnés à des distances constantes les uns des autres.

Dans ce mode de réalisation, les effets de couplage entre les différentes lignes sont encore plus importants que dans le mode de réalisation précédent. La conséquence de ce comportement électrique, combinée à la forme repliée de la structure, fait de la ligne de transmission à ondes lentes selon l’invention une configuration topologique ultra compacte pour la génération de retards de phase, et donc une solution élégante pour la synthèse de filtres et de cellules de déphasage.

De manière identique, la figure 3b illustre une ligne de transmission à ondes lentes selon l’invention présentant deux méandres : un premier composé des brins 321 et 322 reliés par la zone de liaison 331, et un deuxième composé des brins 322 et 323, reliés par la zone de liaison 332.

Le tableau suivant, obtenu par simulations électromagnétiques, illustre les performances comparées entre une ligne de propagation à ondes lentes selon l’état de l’art, une ligne de propagation à un méandre et une ligne de propagation à trois méandres, fonctionnant dans la bande 10,7 GHz-14,5 GHz :

On constate que la surface occupée par la ligne de transmission selon l’invention est inférieure à celle d’une ligne de transmission selon l’état de l’art, et ce d’autant plus que le nombre de méandres augmente, alors que le déphasage apporté augmente, tandis que les pertes d’insertions demeurent d’un même ordre de grandeur.

La figure 4a représente une cellule de déphasage selon l’état de la technique, utilisant des éléments localisés. La cellule comprend une entrée RF_IN et une sortie RF_OUT. Elle est commandée par deux transistors de type MOSFET Qi et Q2 fonctionnant comme des interrupteurs, et est basée sur l’utilisation de circuits résonnants LC jouant le rôle de filtres RF. L’utilisation d’une telle cellule est classique pour un usage dans la bande Ku. Les transistors sont pilotés par une tension de commande Ve appliquée à leur grille. Lorsque cette tension est en dessous d’un seuil, le transistor Qi est passant et le transistor Q2 bloqué. Le signal RF_IN est alors acheminé

directement vers la sortie RF_OUT par une ligne de transmission microruban de faible longueur, afin de ne pas introduire de retard lié à la propagation du signal. A l’inverse, lorsque la tension de commande Ve dépasse un seuil, Qi et bloqué et Q2 passant. Le signal est alors acheminé de RFJN à RF_OUT par le biais des cellules LC qui jouent le rôle de déphaseur. Le signal à la sortie RF_OUT vaut donc RF_IN auquel est appliqué un déphasage dépendant des valeurs des inductances Li et L2, et des condensateurs C de la cellule.

Si cette cellule peut être synthétisée dans diverses solutions technologiques, telles que la technologie GaAs (Arséniure de Gallium) ou des technologies de base Silicium, sur la base de lignes de transmission micro-ruban, elle présente un encombrement important, du en grande partie à l’utilisation d’inductances.

La figure 4b représente une cellule de déphasage selon l’invention, basée sur l’utilisation d’une ligne de transmission à ondes lentes à méandres. Cette cellule comprend quatre transistors FET Q3, Q4, Q5 et Q6, commandés par une tension de commande Ve appliquée à leur grille. A noter que le transistor Q5 pourrait être supprimé, mais que sa présence assure la symétricité du dispositif, ce qui est avantageux en termes d’implémentation. La cellule de déphasage comprend également une ligne de transmission micro-ruban à ondes lentes SWL à méandres telle que décrite précédemment. Lorsque la tension Ve appliquée sur la grille des transistors dépasse un seuil, les transistors Q3 et Q5 sont passants, tandis que les autres transistors jouent le rôle de circuits ouverts. Le signal transite alors de RFJN à RF_OUT par l’intermédiaire d’une ligne micro-ruban de faible longueur. Lorsque la tension Ve est en dessous du seuil, les transistors Q4 et Q6 sont passants, les autres étant alors des circuits ouverts. Dans ce cas, le signal transite de RFJN à RF_OUT par l’intermédiaire de la ligne SWL de transmission micro-ruban à ondes lentes à méandres selon l’invention, dont la longueur physique est adaptée au déphasage visé par la cellule. De cette manière, il est possible de réaliser une cellule permettant de déphaser ou non un signal en fonction d’un signal de commande basse tension Ve. Cette cellule est plus compacte que les cellules de déphasage selon l’état de l’art, qu’il s’agisse de cellules comprenant des composants passifs, ou de cellules basées sur des lignes de transmission à ondes lentes connues de l’état de la technique.

La figure 5 représente l’implémentation comparée de deux cellules de déphasage de 11.25° (π/16) réalisées en technologie silicium pour des fréquences situées dans la bande [10.5 GHz - 14 GHz], La première cellule 501 est une cellule de déphasage selon l’état de la technique, qui utilise des éléments localisés LC, tandis que la deuxième cellule 502 est une cellule selon un mode de réalisation de l’invention, utilisant une ligne de transmission à ondes lentes à méandres. L’implémentation de la cellule 501 présente bien les différents composants du circuit électronique : les entrées/sorties RF_IN et RF_OUT, les capacités C, les transistors MOSFET Qi et Q2, ainsi que les inductances L1 et L2. Une grande partie de la surface de cette implémentation est occupée par la ligne de transmission reproduisant le fonctionnement de l’inductance L2. L’implémentation de la cellule 502 présente les quatre transistors Q3 à Ωθ, ainsi que la ligne de transmission à ondes lentes SWL selon l’invention. La surface occupée par cette implémentation (sans pads) est réduite d’environ 75% par rapport à la surface requise pour la première implémentation LC (320x220 pm2 contre 650x400 pm2), et d’environ 40% par rapport à la surface requise pour une implémentation utilisant une ligne à ondes lentes selon l’état de l’art (300x400 pm2). L’utilisation de la ligne d’ondes à méandres selon l’invention s’applique également à tout autre type de circuit RF, comme par exemple les amplificateurs de puissance, les commutateurs, ou toute implémentation d’un composant passif dans un circuit intégré.

Claims (8)

1. REVENDICATIONS

   1. Ligne de transmission (200) à ondes lentes micro-ruban dans un circuit imprimé radiofréquence, la ligne de transmission comprenant un conducteur central (201, 202, 203) sur une première couche du circuit imprimée disposée au-dessus d’un plan de masse (111, 112) formé dans une deuxième couche du circuit imprimé et présentant un axe de symétrie (110), et une couche de substrat, ladite ligne de transmission micro-ruban étant caractérisée en ce que ledit plan de masse comprend une zone (112) faite d’une pluralité de barreaux (103) sensiblement équidistants positionnés sensiblement perpendiculairement à l’axe de symétrie du plan de masse qu’ils croisent en leur centre, et en ce que le conducteur central comprend au moins deux brins (201, 202) sensiblement parallèles à l’axe de symétrie du plan de masse, chacun des brins du conducteur central passant au-dessus de l’ensemble des barreaux du plan de masse.
2. 2. Ligne de transmission selon la revendication 1, dans laquelle lesdites première et deuxième couches de circuit imprimé sont séparées par une couche de diélectrique.
3. 3. Ligne de transmission selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle les deux brins (201, 202) les plus éloignés de l’axe de symétrie (110) du plan de masse sont situés de part et d’autre et à égale distance de celui-ci.
4. 4. Ligne de transmission selon l’une des revendications précédentes dans laquelle les brins formant le conducteur central sont sensiblement équidistants.
5. 5. Ligne de transmission selon l’une des revendications précédentes dans laquelle la ou les zones de liaison (203) entre deux brins se trouvent au-dessus d’une région continue (111) du plan de masse.
6. 6. Ligne de transmission selon l’une des revendications précédentes, dans lesquelles les brins du conducteur central sont espacés d’une distance (T) sensiblement égale à la largeur (Ws) du conducteur central.
7. 7. Cellule de déphasage dans un circuit radiofréquence comprenant une entrée (RF_IN) et une sortie (RF_OUT), caractérisée en ce qu’elle comprend l’entrée et la sortie sont reliées par une première liaison et par une deuxième liaison sous la forme d’une ligne de transmission micro-ruban à ondes lentes (SWL) selon l’une des revendications précédentes.
8. 8. Cellule de déphasage selon la revendication précédente, comprenant en outre une pluralité de transistors (Q3, Q4, Q5, Q6) configurés pour être passants ou bloqués en fonction d’une tension de commande, et disposés de manière à ce que la deuxième liaison entre l’entrée et la sortie de la cellule de déphasage soit bloquée lorsque la première liaison est passante, et inversement.