FR2669787A1 - Symmetric UHF mixer - Google Patents
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Abstract
Description
Mélangeur hyperfréquence symétrique
La présente invention concerne un mélangeur hyperfréquence symétrique.Symmetrical microwave mixer
The present invention relates to a symmetrical microwave mixer.
Les mélangeurs hyperfréquences symétriques sont employés notamment dans les transmissions hertziennes pour moduler un signal local qui est une onde porteuse par un signal modulant et, inversement, pour recouvrer un signal modulant à partir d'une onde porteuse modulée. Ils comprennent un organe non linéaire au moins pour produire un signal de sortie ayant une composante dont la fréquence est la somme ou la différence, ou une combinaison linéaire de celles de l'onde porteuse et du signal modulant. Symmetrical microwave mixers are used in particular in radio transmissions to modulate a local signal which is a carrier wave by a modulating signal and, conversely, to recover a modulating signal from a modulated carrier wave. They comprise at least one non-linear element for producing an output signal having a component whose frequency is the sum or the difference, or a linear combination of those of the carrier wave and the modulating signal.
Il est ainsi connu d'employer une diode comme organe non linéaire. Dans ce cas, le mélangeur apporte une perte de conversion, c'est-à-dire une puissance de la composante intéressante du signal de sortie plus faible que celle du signal en bande de base. De plus, son fonctionnement est linéaire (la composante intéressante du signal de sortie et le signal en bande de base ont des puissances dans un rapport constant) dans une plage relativement limitée de la puissance du signal en bande de base. It is thus known to use a diode as a nonlinear member. In this case, the mixer provides a loss of conversion, that is to say a power of the component of interest of the output signal lower than that of the baseband signal. In addition, its operation is linear (the interesting component of the output signal and the baseband signal have powers in a constant ratio) in a relatively limited range of the power of the baseband signal.
Il est maintenant connu dremployer un transistor comme élément non linéaire, par exemple par l'article "Balanced FET up-converter for 6 GHz 64-QAM radio" de P. BURA et D. GELERMAN paru dans la revue IEEE
MTT-S digest 1988 (page 941). Dans ce cas, le mélangeur apporte un gain de conversion et non plus une perte de conversion. De plus, son fonctionnement est linéaire dans une plus grande plage de puissance du signal modulant.It is now known to use a transistor as a non-linear element, for example by the article "Balanced FET up-converter for 6GHz 64-QAM radio" P. BURA and D. GELERMAN published in the review IEEE
MTT-S digest 1988 (page 941). In this case, the mixer provides a conversion gain and no longer a conversion loss. In addition, its operation is linear in a larger power range of the modulating signal.
Cependant, dans les deux cas envisagés précédemment, le mélangeur apporte une réjection du signal local (le rapport de la puissance du signal de sortie à la fréquence du signal local sur la puissance de celui-ci) qui est insuffisante pour certaines applications. On peut citer, notamment, le cas des faisceaux hertziens comprenant une opération de modulation d'amplitude en quadrature à 256 états. Les équipements d'émission de tels faisceaux comprennent des mélangeurs suivi d'un amplificateur et si la réjection du signal local est insuffisante, il faut alors prévoir un filtre entre les mélangeurs et l'amplificateur pour augmenter cette réjection. Un tel filtre, outre son encombrement et son prix, réduit sensiblement l'efficacité d'un circuit connu sous le terme de "prédistordeur" qui compense les distorsions introduites par l'amplificateur et/ou le mélangeur.Par ailleurs, lorsqu'un circuit de régulation automatique de puissance émise est utilisé, il est souhaitable que la réjection du signal local soit la plus forte possible. However, in the two cases envisaged above, the mixer provides a rejection of the local signal (the ratio of the power of the output signal to the frequency of the local signal on the power of the latter) which is insufficient for certain applications. One can cite, in particular, the case of radio-relay systems comprising a 256-state quadrature amplitude modulation operation. The equipment for transmitting such beams comprises mixers followed by an amplifier and if the rejection of the local signal is insufficient, it is then necessary to provide a filter between the mixers and the amplifier to increase this rejection. Such a filter, in addition to its size and price, significantly reduces the efficiency of a circuit known as the "predistor" which compensates for the distortions introduced by the amplifier and / or the mixer. If the automatic regulation of emitted power is used, it is desirable that the rejection of the local signal be as strong as possible.
Un premier objet de la présente invention est donc la réalisation d'un mélangeur hyperfréquence symétrique présentant une réjection du signal local notablement améliorée. A first object of the present invention is therefore the realization of a symmetrical microwave mixer having a significantly improved local signal rejection.
D'autre part, comme cela a été souligné, le signal de sortie présente une composante dont la fréquence est la somme de celle de l'onde porteuse et de celle du signal en bande de base et une autre composante dont la fréquence est la différence de celle de ces deux mêmes signaux. L'une de ces composantes est le signal utile qui est employé pour la transmission tandis que l'autre, indésirable, est le signal image. Le signal image est couramment atténué par un filtre disposé à la suite du mélangeur, ne serait-ce que pour éviter son amplification. Cependant, un tel filtre atténue également le signal utile. De plus il faut le régler en fonction de la fréquence du signal local. On the other hand, as has been pointed out, the output signal has a component whose frequency is the sum of that of the carrier wave and that of the baseband signal and another component whose frequency is the difference of the same two signals. One of these components is the useful signal that is used for transmission while the other, undesirable, is the image signal. The image signal is commonly attenuated by a filter arranged after the mixer, if only to avoid its amplification. However, such a filter also attenuates the useful signal. In addition, it must be set according to the local signal frequency.
Un second objet de la présente invention est donc la réalisation d'un dispositif fonctionnant comme un mélangeur qui présente une atténuation notablement améliorée du signal image. A second object of the present invention is thus the realization of a device operating as a mixer which has a significantly improved attenuation of the image signal.
Le mélangeur hyperfréquence symétrique selon l'invention comprend un coupleur d'entrée produisant un premier et un second signal modulant à partir d'un signal d'entrée, un coupleur hyperfréquence produisant un premier et un second signal de transposition à partir d'un signal local, un premier organe non linéaire produisant un premier signal de mélange à partir des premiers signaux modulé et de transposition, un second organe non linéaire produisant un second signal de mélange à partir des seconds signaux modulé et de transposition, un coupleur de sortie produisant sur son accès de sortie un signal de sortie à partir des signaux de mélange, une première et une seconde voie du mélangeur s'étendant du premier respectivement du second organe non linéaire à l'accès de sortie, et se caractérise en ce qu'il comprend de plus une cellule symétrique de déphasage pour produire un déphasage différentiel ajustable entre les signaux à la fréquence du signal local empruntant les deux voies afin qu'ils se recombinent en opposition de phase sur cet accès de sortie. The symmetrical microwave mixer according to the invention comprises an input coupler producing a first and a second signal modulating from an input signal, a microwave coupler producing a first and a second signal of transposition from a signal local, a first nonlinear member producing a first mixing signal from the first modulated and transposing signals, a second nonlinear member producing a second mixing signal from the second modulated and transposing signals, an output coupler generating on its output port an output signal from the mixing signals, a first and a second mixer channel extending from the first respectively the second nonlinear member to the output port, and is characterized in that it comprises in addition a symmetrical phase shift cell to produce an adjustable differential phase difference between the signals at the frequency of the local signal runting the two paths so that they recombine in opposition of phase on this access of exit.
La réjection du signal local est ainsi améliorée car la cellule symétrique du déphasage compense la dissymétrie de déphasage de ces deux voies. The rejection of the local signal is thus improved because the symmetrical phase shift cell compensates for the phase shift asymmetry of these two paths.
Dans un premier mode de réalisation du mélangeur hyperfréquence symétrique, la cellule symétrique de déphasage est disposée entre le coupleur hyperfréquence et les organes non linaires pour produire à partir des premier et second signaux de transposition respectivement un premier et un second signal de modification à destination respectivement du premier et du second organe non linaire. In a first embodiment of the symmetrical microwave mixer, the symmetrical phase shift cell is arranged between the microwave coupler and the nonlinear members to produce from the first and second transposition signals respectively a first and a second modification signal respectively to first and second non-linear organs.
Dans un second mode de réalisation du mélangeur hyperfréquence symétrique, la cellule symétrique de déphasage est disposée entre les organes non linéaires et le coupleur de sortie pour fournir à celui-ci deux signaux à partir des signaux de mélange. In a second embodiment of the symmetrical microwave mixer, the symmetrical phase shift cell is disposed between the non-linear members and the output coupler to provide it with two signals from the mixing signals.
De plus, le mélangeur hyperfréquence symétrique comprend, associé à l'un au moins des organes non linéaires, un ensemble de réglage pour modifier le gain de cet organe afin de réduire, dans le signal de sortie, la puissance à la fréquence du signal local. In addition, the symmetrical microwave mixer comprises, associated with at least one of the non-linear members, an adjustment assembly for modifying the gain of this element in order to reduce, in the output signal, the power at the frequency of the local signal. .
La réjection du signal local est encore améliorée au moyen de l'ensemble de réglage qui permet de compenser la dissymétrie de gain des deux voies du mélangeur. The rejection of the local signal is further improved by means of the adjustment assembly which makes it possible to compensate for the gain dissymmetry of the two mixer channels.
Par ailleurs, dans le mélangeur hyperfréquence symétrique, la cellule symétrique de déphasage est prévue pour être ajustée par un signal de commande. Moreover, in the symmetrical microwave mixer, the symmetrical phase shift cell is provided to be adjusted by a control signal.
Avantageusement, dans le mélangeur hyperfréquence symétrique, la cellule symétrique de déphasage comprend deux déphaseurs déphasant chacun l'un des signaux reçus par elle, l'un des déphaseurs produisant un déphasage ajustable par le signal de commande, l'autre produisant un déphasage fixe. Advantageously, in the symmetrical microwave mixer, the symmetrical phase shift cell comprises two phase shifters each phase shifting one of the signals received by it, one of the phase shifters producing a phase shift adjustable by the control signal, the other producing a fixed phase shift.
Par exemple, dans le mélangeur hyperfréquence symétrique, le déphaseur ajustable comprend un coupleur de type "coupleur rat-race 6 > /4" dont un premier accès couplé est chargé par une première section de ligne de longueur L suivie d'un premier élément à capacité ajustable, dont le deuxième accès couplé est chargé par une deuxième section de ligne de longueur L+ \/4 suivie d'un deuxième élément à capacité ajustable, ces éléments à capacité ajustable étant commandés par le signal de commande. For example, in the symmetrical microwave mixer, the adjustable phase shifter comprises a coupler type "rat-race coupler 6> / 4" whose first coupled access is loaded by a first line section of length L followed by a first element to adjustable capacity, the second coupled port is loaded by a second line section length L + \ / 4 followed by a second adjustable capacity element, these adjustable capacity elements being controlled by the control signal.
Dans une première configuration du mélangeur hyperfréquence symétrique, le déphaseur fixe est identique au déphaseur ajustable si ce n'est que les éléments à capacité ajustable reçoivent une tension fixe au lieu du signal de commande. In a first configuration of the symmetrical microwave mixer, the fixed phase shifter is identical to the adjustable phase shifter except that the adjustable capacity elements receive a fixed voltage instead of the control signal.
Dans une seconde configuration du mélangeur hyperfréquence symétrique, le déphaseur fixe est identique au déphaseur ajustable si ce n'est que les éléments à capacité ajustable sont remplacés par des éléments à capacité fixe. In a second configuration of the symmetrical microwave mixer, the fixed phase shifter is identical to the adjustable phase shifter except that the adjustable capacity elements are replaced by fixed capacity elements.
En outre, le mélangeur hyperfréquence symétrique comprend une cellule d'asservissement qui produit le signal de commande à partir d'un signal de niveau traduisant la puissance dudit signal de sortie à la fréquence dudit signal local. In addition, the symmetrical microwave mixer comprises a servo cell which produces the control signal from a level signal translating the power of said output signal to the frequency of said local signal.
Dans le mélangeur hyperfréquence symétrique, selon une première solution, la cellule d'asservissement comprend un quatrième coupleur prélevant une fraction du signal de sortie à destination d'un filtre passe-bande centré sur la fréquence du signal local suivi d'un module de détection fournissant le signal de niveau à un circuit de commande qui produit le signal de commande de manière à minimiser ce signal de niveau. In the symmetrical microwave mixer, according to a first solution, the servocontrol cell comprises a fourth coupler taking a fraction of the output signal destined for a bandpass filter centered on the frequency of the local signal followed by a detection module providing the level signal to a control circuit which produces the control signal so as to minimize this level signal.
Dans le mélangeur hyperfréquence symétrique, selon une deuxième solution, la cellule d'asservissement comprend un quatrième coupleur prélevant une fraction du signal de sortie à destination d'un circuit de mélange et de filtrage qui reçoit également le signal local pour produire un signal de combinaison dont la composante continue est le signal de niveau, et comprend un circuit de commande qui produit ledit signal de commande de manière à minimiser ce signal de niveau. In the symmetrical microwave mixer, according to a second solution, the servocontrol cell comprises a fourth coupler taking a fraction of the output signal intended for a mixing and filtering circuit which also receives the local signal to produce a combination signal whose DC component is the level signal, and comprises a control circuit which produces said control signal so as to minimize this level signal.
Dans une première forme du mélangeur hyperfréquence symétrique, les organes non linéaires sont des transistors à effet de champ. In a first form of the symmetrical microwave mixer, the nonlinear members are field effect transistors.
Dans une seconde forme du mélangeur hyperfréquence symétrique, les organes non linéaires sont formés par un transistor à effet de champ à deux grilles. In a second form of the symmetrical microwave mixer, the nonlinear members are formed by a two-gate field effect transistor.
Une utilisation avantageuse du mélangeur hyperfréquence symétrique consiste à réaliser un dispositif de mélange qui comprend un coupleur de répartition recevant désormais le signal d'entrée pour fournir deux signaux déphasés de 900 aux accès d'entrée des coupleurs d'entrée d'un premier et d'un second tels mélangeurs hyperfréquences symétriques et un coupleur de combinaison produisant un signal d'émission comme la somme du signal de sortie d'un des mélangeurs et du signal de sortie de l'autre mélangeur déphasé de 900. An advantageous use of the symmetrical microwave mixer consists in producing a mixing device which comprises a distribution coupler now receiving the input signal to supply two out of phase signals of 900 to the input ports of the input couplers of a first and second a second such symmetrical microwave mixer and a combination coupler producing a transmission signal as the sum of the output signal of one of the mixers and the output signal of the other mixer shifted by 900.
Ainsi l'atténuation du signal image est notablement améliorée. Thus the attenuation of the image signal is significantly improved.
De plus, dans cette utilisation du mélangeur hyperfréquence symétrique, le dispositif de mélange comprend également un coupleur de distribution pour fournir ledit signal local à ces mélangeurs. In addition, in this use of the symmetrical microwave mixer, the mixing device also comprises a distribution coupler for supplying said local signal to these mixers.
En outre, dans l'utilisation proposée du mélangeur hyperfréquence symétrique, les signaux de sortie des mélangeurs comprenant chacun, outre une partie du signal utile, une partie d'un signal image, le dispositif de mélange comprend de plus une cellule symétrique de déphasage auxiliaire pour produire un déphasage différentiel ajustable entre les signaux à la fréquence du signal image issus de chacun des mélangeurs afin qu'ils se recombinent en opposition de phase dans le signal d'émission. In addition, in the proposed use of the symmetrical microwave mixer, the output signals of the mixers each comprising, in addition to a part of the useful signal, part of an image signal, the mixing device further comprises a symmetrical auxiliary phase shift cell. to produce an adjustable differential phase shift between the signals at the frequency of the image signal from each of the mixers so that they recombine in phase opposition in the transmission signal.
Dans cette utilisation du mélangeur hyperfréquence symétrique, la dite cellule symétrique de déphasage auxilliaire peut être disposée soit entre les mélangeurs et le coupleur de combinaison, soit en amont des mélangeurs recevant dans ce cas le signal local pour le fournir à ces mélangeurs. In this use of the symmetrical microwave mixer, said auxiliary phase shift symmetric cell may be arranged either between the mixers and the combination coupler, or upstream of the mixers receiving in this case the local signal to provide it to these mixers.
Les différents objets et caractéristiques de la présente invention apparaitront maintenant avec plus de précision dans le cadre d'exemples de réalisation donnés à titre non limitatif en se reférant aux figures annexées qui représentent - la figure 1, un schéma d'un mode de réalisation du mélangeur hyperfréquence symétrique selon l'invention, - la figure 2, un schéma d'un mode de réalisation d'un déphaseur employé pour la mise en oeuvre de l'invention, - la figure 3, un schéma d'une cellule symétrique de déphasage caractéristique de l'invention, - la figure 4, un schéma d'un mode de réalisation perfectionné de l'invention, - la figure 5, un schéma d'un dispositif de mélange qui utilise le mélangeur hyperfréquence symétrique de l'invention, - la figure 6, un schéma d'un dispositif de mélange perfectionné. The various objects and features of the present invention will now appear more precisely in the context of non-limiting exemplary embodiments, with reference to the attached figures which represent FIG. 1, a diagram of an embodiment of the invention. symmetrical microwave mixer according to the invention, - Figure 2, a diagram of an embodiment of a phase shifter used for the implementation of the invention, - Figure 3, a diagram of a symmetrical phase shift cell. 4, a diagram of an improved embodiment of the invention; FIG. 5, a diagram of a mixing device that uses the symmetrical microwave mixer of the invention; Figure 6 is a diagram of an improved mixing device.
L'invention s'applique quel que soit le type de mélangeur pourvu qu'il soit symétrique, c'est-à-dire qu'il comprenne deux voies qui sont combinées sur un coupleur de sortie, chaque voie produisant un signal de mélange à partir d'un signal en bande de base et d'une onde porteuse. Elle sera cependant décrite en relation avec le mélangeur mentionné dans l'introduction de la présente demande pour des raisons de clarté de l'exposé. Il ne faut pas voir là une limitation de l'invention car l'homme de l'art dispose des connaissances nécessaires pour transposer l'invention dans un autre type de mélangeur. The invention applies regardless of the type of mixer provided it is symmetrical, that is to say it comprises two channels which are combined on an output coupler, each channel producing a mixing signal to from a baseband signal and a carrier wave. However, it will be described in connection with the mixer mentioned in the introduction of the present application for the sake of clarity of the presentation. This is not to be considered a limitation of the invention since those skilled in the art have the necessary knowledge to transpose the invention into another type of mixer.
Le mélangeur hyperfréquence symétrique représenté dans la figure 1 comprend les cinq éléments de la structure connue que sont le coupleur d'entrée S1, le coupleur hyperfréquence S2, le premier T1 et le second T2 transistors à effet de champ, le coupleur de sortie S3 et comprend aussi une cellule symétrique de déphasage P. The symmetrical microwave mixer shown in FIG. 1 comprises the five elements of the known structure which are the input coupler S1, the microwave coupler S2, the first T1 and the second T2 field effect transistors, the output coupler S3 and also comprises a symmetrical phase shift cell P.
Le coupleur d'entrée S1 qui est un diviseur de puissance reçoit un signal modulant pour le répartir en deux fractions d'amplitude sensiblement égale sur ses deux accès de sortie mais déphasées de 1800. On parle couramment d'un coupleur en fréquence intermédiaire 3dB-1800. Les deux signaux de sortie sont injectés sur deux condensateurs Cfl, Cf2 pour produire respectivement un premier Il et un second I2 signal modulé. The input coupler S1, which is a power divider, receives a modulating signal in order to divide it into two fractions of substantially equal amplitude on its two output ports but out of phase by 1800. We are currently talking about an intermediate frequency coupler 3dB- 1800. The two output signals are injected on two capacitors Cfl, Cf2 to produce respectively a first Il and a second I2 modulated signal.
Le coupleur hyperfréquence S2 reçoit une onde porteuse OL pour la répartir sur ses deux accès de sortie en un premier 01 et un second 02 signaux de transposition de puissance sensiblement égales et de déphasage relatif nul. Il s'agit, par exemple, d'un coupleur connu par l'homme du métier sous le nom de "coupleur Wilkinson"(3dB-00). The microwave coupler S2 receives a carrier wave OL to distribute it on its two output ports in a first 01 and a second 02 substantially equal power transposition signals and zero relative phase shift. This is, for example, a coupler known to those skilled in the art under the name "Wilkinson coupler" (3dB-00).
La cellule symétrique de déphasage reçoit les deux signaux de transposition et produit deux signaux de sortie injectés sur deux condensateurs de liaison COl, C02 pour former deux signaux de modification J1, J2. Le premier signal de modification J1 est obtenu à partir du premier signal de transposition 01 par une opération d'atténuation et une opération de déphasage de valeur ? 1 dans un premier déphaseur. Le second signal de modification J2 est obtenu à partir du second signal de transposition 02 par une opération d'atténuation et une opération de déphasage de valeur (f2 dans un second déphaseur. Les atténuations des deux signaux de transposition ne sont pas une caractéristique de la cellule symétrique de déphasage mais plutôt une conséquence de son mode de réalisation.Elles seront choisies, de préférence de valeurs les plus faibles possibles et les plus voisines possibles. La cellule symétrique de déphasage est par contre prévue pour faire varier la différence des déphasages T 2 introduits sur les deux signaux de transposition. The symmetrical phase shift cell receives the two transposition signals and produces two output signals injected on two connecting capacitors CO1, CO2 to form two modification signals J1, J2. The first modification signal J1 is obtained from the first transposition signal 01 by an attenuation operation and a phase shift operation of value. 1 in a first phase shifter. The second modification signal J2 is obtained from the second transposition signal 02 by an attenuation operation and a phase shift operation of value (f2 in a second phase-shifter) The attenuations of the two transposition signals are not a characteristic of the symmetrical cell phase shift but rather a consequence of its embodiment.They will be chosen, preferably the lowest values possible and the closest possible.The symmetrical phase shift cell is instead provided to vary the difference of phase shifts T 2 introduced on the two transposition signals.
Le premier transistor T1 reçoit sur sa grille une tension de polarisation VG1 par l'intermédiaire d'une inductance L1, le premier signal modulé Il et le premier signal de modification J1. Sa source est reliée à la masse et son drain reçoit une tension de polarisation
VD1 par l'intermédiaire d'une inductance L3. Le premier signal de mélange M1 qui résulte de la combinaison du premier signal modulé et du premier signal de modification est recueilli sur une électrode d'un condensateur CT1 dont l'autre électrode est reliée au drain.The first transistor T1 receives on its gate a bias voltage VG1 through an inductor L1, the first modulated signal Il and the first modification signal J1. Its source is connected to the ground and its drain receives a bias voltage
VD1 via an inductor L3. The first mixing signal M1 resulting from the combination of the first modulated signal and the first modification signal is collected on an electrode of a capacitor CT1 whose other electrode is connected to the drain.
Le second transistor T2 reçoit sur sa grille une tension de polarisation VG2 par l'intermédiaire d'une inductance L2, le second signal modulé I2 et le second signal de modification J2. Sa source est reliée à la masse et son drain reçoit une tension de polarisation VD2 par l'intermédiaire d'une inductance L4. Le second signal de mélange
M2 qui résulte de la combinaison du second signal modulé et du second signal de modification est recueilli sur une électrode d'un condensateur CT2 dont l'autre électrode est reliée au drain.The second transistor T2 receives on its gate a bias voltage VG2 through an inductor L2, the second modulated signal I2 and the second modification signal J2. Its source is connected to ground and its drain receives a bias voltage VD2 through an inductor L4. The second mixing signal
M2 which results from the combination of the second modulated signal and the second modification signal is collected on an electrode of a capacitor CT2 whose other electrode is connected to the drain.
Le coupleur de sortie S3 produit comme signal de sortie R un signal proportionnel à la somme du signal appliqué sur un de ses accès d'entrée et du signal appliqué sur son autre accès d'entrée affecté d'un déphasage de 1800. On parle ici aussi couramment de coupleur 3dB-180 . Il s'agira, par exemple, d'un coupleur identifié par l'homme du métier sous l'expression anglaise "rat-race" ou "hybrid". Le coupleur de sortie S3 reçoit donc sur ses deux accès d'entrée les deux signaux de mélange Ml, M2. The output coupler S3 produces, as output signal R, a signal proportional to the sum of the signal applied to one of its input ports and the signal applied to its other input port, which is phase shifted by 1800. also commonly used 3dB-180 coupler. This will be, for example, a coupler identified by those skilled in the art under the English term "rat-race" or "hybrid". The output coupler S3 thus receives on its two input ports the two mixing signals Ml, M2.
Les différents condensateurs et inductances mentionnés jusqu'à présent sont uniquement des éléments de filtrage prévus notamment pour isoler les alimentations de polarisation des circuits hyperfréquences. The various capacitors and inductances mentioned so far are only filtering elements provided in particular for isolating the polarization power supplies of the microwave circuits.
Leurs mises en oeuvre fait partie de la pratique courante de l'homme du métier et ils ont été cités de manière à donner une description complète de l'invention. Ils jouent un rôle accessoire et seront donc éventuellement omis par la suite, étant entendu que des moyens identiques ou similaires sont prévus.Their implementations are part of the standard practice of those skilled in the art and they have been cited so as to give a complete description of the invention. They play an accessory role and will eventually be omitted thereafter, it being understood that identical or similar means are provided.
La première voie du mélangeur s'étend de la grille du premier transistor T1 à l'accès de sortie du coupleur de sortie S3, tandis que la seconde voie du mélangeur s'étend de la grille du second transistor
T2 à ce même accès de sortie. On rappellera d'autre part que les lignes reliant les accès de sortie du coupleur d'entrée S1 aux grilles des deux transistors T1, T2 ont des longueurs équivalentes. Il en va de même des lignes reliant le coupleur hyperfréquence S2 à la cellule symétrique du déphasage P et des lignes reliant cette cellule aux grilles des deux transistors.The first channel of the mixer extends from the gate of the first transistor T1 to the output port of the output coupler S3, while the second channel of the mixer extends from the gate of the second transistor
T2 at this same output port. It will also be recalled that the lines connecting the output ports of the input coupler S1 to the gates of the two transistors T1, T2 have equivalent lengths. The same goes for the lines connecting the microwave coupler S2 to the symmetrical cell of the phase shift P and the lines connecting this cell to the gates of the two transistors.
Abstraction faite de l'invention, c'est-à-dire en supprimant la cellule symétrique de déphasage P, le signal local subit un déphasage dû au coupleur hyperfréquence S2 et à la première voie qui présente un écart avec celui dû à ce coupleur et à la deuxième voie qui est différent de 1800. Cette dissymétrie est due à la dispersion de fabrication des éléments tels que les coupleurs et les transistors et aux défauts de réalisation du circuit d'interconnexion de ces éléments. Il s'ensuit que la réjection du signal local est limitée. Apart from the invention, that is to say by eliminating the symmetrical phase shift cell P, the local signal undergoes a phase shift due to the microwave coupler S2 and to the first channel which has a deviation from that due to this coupler and the second path which is different from 1800. This dissymmetry is due to the manufacturing dispersion of elements such as couplers and transistors and defects in the embodiment of the interconnection circuit of these elements. It follows that the rejection of the local signal is limited.
La cellule symétrique de déphasage P est précisément prévue pour compenser cette dissymétrie. La différence des déphasages introduits par son premier déphaseur T 1 et son second déphaseur T 2 est ajustée pour ramener l'écart de déphasage mentionné ci-dessus à une valeur de 1800. Ainsi les deux signaux à la fréquence du signal local empruntant les deux voies du mélangeur se recombinent en opposition de phase dans le signal de sortie R. The symmetrical phase shift cell P is precisely designed to compensate for this asymmetry. The difference of the phase shifts introduced by its first phase shifter T 1 and its second phase shifter T 2 is adjusted to reduce the phase shift difference mentioned above to a value of 1800. Thus the two signals at the frequency of the local signal using the two paths of the mixer recombine in phase opposition in the output signal R.
La cellule symétrique de déphasage introduit généralement une atténuation, c'est pour cette raison qu'elle a été disposée entre le coupleur hyperfréquence S2 et les deux transistors T1, T2. Dans ce cas, l'atténuation de la cellule peut être compensée par une augmentation de la puissance du signal local. Toutefois, sans sortir du cadre de l'invention, il est possible de la disposer entre les deux transistors T1, T2 et le coupleur de sortie S3. Ses accès qui recevaient les deux signaux de transposition 01, 02 étant désormais reliés aux drains des deux transistors T1, T2 et ses accès qui produisaient les deux signaux de modification J1, J2, produisant désormais les deux signaux de mélange Ml, M2.Il va sans dire que dans ce cas les premier 01 et deuxième 02 signaux de transposition sont égaux respectivement aux premier J1 et second J2 signaux de modification. The symmetrical phase shift cell generally introduces attenuation, for this reason it has been arranged between the microwave coupler S2 and the two transistors T1, T2. In this case, the attenuation of the cell can be compensated by an increase in the power of the local signal. However, without departing from the scope of the invention, it is possible to arrange it between the two transistors T1, T2 and the output coupler S3. Its accesses which received the two transposition signals 01, 02 are now connected to the drains of the two transistors T1, T2 and its accesses which produced the two modification signals J1, J2, henceforth producing the two mixing signals M1, M2. without saying that in this case the first 01 and second 02 transposition signals are respectively equal to the first J1 and second J2 modification signals.
En revenant à l'exemple choisi auparavant, il apparaît qu'une amélioration supplémentaire peut être apportée au mélangeur. En effet, pour des raisons de dissymétrie déjà mentionné l'atténuation du signal local diffère selon que celui-ci emprunte la première ou la seconde voie. L'invention propose d'ajouter un ensemble de réglage dans l'une des voies au moins de manière à compenser cet écart d'atténuation. Returning to the previously chosen example, it appears that further improvement can be made to the mixer. Indeed, for reasons of dissymmetry already mentioned attenuation of the local signal differs depending on whether it borrows the first or the second path. The invention proposes to add a set of adjustment in one of the channels at least so as to compensate for this attenuation difference.
Ainsi les deux signaux à la fréquence du signal local empruntant les deux voies du mélangeur, non seulement se recombinent en opposition de phase, mais de plus présentent un niveau sensiblement identique. La réjection du signal local est ainsi fortement améliorée.Thus the two signals at the frequency of the local signal borrowing the two paths of the mixer, not only recombine in phase opposition, but also have a substantially identical level. The rejection of the local signal is thus greatly improved.
L'ensemble de réglage qui n'est pas représenté dans la figure peut consister en un simple circuit de polarisation qui fait varier sur commande la tension de polarisation de la grille d'un des transistors T1, T2 de manière à en modifier le gain. Si un tel circuit est bien connu de l'homme de l'art, il n'est pas utilisé à cet effet dans le mélangeur symétrique mais plutôt pour équilibrer les gains des deux transistors. Il est en effet illusoire de vouloir annuler la différence de deux signaux de même fréquence qui présentent un déphasage non nul. L'ensemble de réglage de l'invention sera donc prévu avec un réglage suffisamment fin (généralement plus fin que dans un simple circuit de polarisation) pour compenser l'écart d'atténuation relativement faible mentionné ci-dessus. The adjustment assembly which is not shown in the figure may consist of a simple bias circuit which varies on command the bias voltage of the gate of one of the transistors T1, T2 so as to change the gain. If such a circuit is well known to those skilled in the art, it is not used for this purpose in the symmetrical mixer but rather to balance the gains of the two transistors. It is indeed illusory to want to cancel the difference of two signals of the same frequency which have a non-zero phase shift. The adjustment assembly of the invention will therefore be provided with a sufficiently fine adjustment (generally finer than in a simple bias circuit) to compensate for the relatively small attenuation gap mentioned above.
Un mode de réalisation particulier de la cellule symétrique de déphasage sera maintenant présenté à titre d'exemple. Il ne faut pas voir la une limitation de l'invention mais simplement un moyen parmi d'autre pouvant être utilisé pour sa mise en oeuvre. Cette cellule comprend donc deux déphaseurs. A particular embodiment of the symmetrical phase shift cell will now be presented by way of example. One must not see the limitation of the invention but simply one of the other means that can be used for its implementation. This cell therefore comprises two phase shifters.
Le premier déphaseur DP1 représenté dans la figure 2 a une structure connue et a notamment fait l'objet d'une description dans l'article "Low cost design technics for semi-conductor phase shifters" de Richard W. BURNS, Russel L. HOLDEN et Raimond TANG, publié dans le numéro 22 de juin 1974 de IEEE MTT (page 684). Il est réalisé à partir d'un élément désigné par l'homme de métier sous le nom de "coupleur rat-race 6 h /4", où ?'représente la longueur d'onde pour laquelle ce coupleur est prévu. Il comprend une succession de tronçons de ligne qui forme un anneau. Le premier tronçon Al a une longueur de 3 tandis que les trois autres A2, A3, A4 ont une longueur de l'impédance réduite de ces tronçons valant sensiblement 1,414.L'accès d'entrée IP du déphaseur est disposé entre les premier Al et quatrième
A4 tronçons alors que l'accès de sortie OP est placé entre les second
A2 et troisième A3 tronçons, ces deux accès étant prévus pour être raccordés à des lignes d'impédance réduite de valeur 1. Sur un premier accès couplé du déphaseur situé entre le premier et le second tronçon, est également connectée une première section de ligne A12 de longueur
L et d'impédance réduite de valeur 1 suivie d'une première diode D1 raccordée à la masse dont la capacité de jonction varie en fonction de la tension appliquée sur cette jonction. Cette diode et les autres du même type seront nommées par la suite "varactors", comme le fait l'homme de métier. Sur un second accès couplé du déphaseur situé entre le troisième et le quatrième tronçons, est également connectée une deuxième section de ligne A34 de longueur L+ h/4 et d'impédance réduite de valeur 1 suivi d'un deuxième varactor D2 raccordé à la masse. Les deux varactors D1, D2 sont polarisés au moyen d'une tension de commande Vc ajustable. Des condensateurs sont prévus pour que cette tension de commande ne se propage pas à l'extérieur du déphaseur mais ils ne sont pas représentés dans la figure. De plus la longueur L est choisie voisine de > /8 afin que le déphaseur soit le moins dispersif possible.The first phase shifter DP1 shown in FIG. 2 has a known structure and has in particular been described in the article "Low cost design technics for semi-conductor phase shifters" by Richard W. BURNS, Russel L. HOLDEN and Raimond TANG, published in June 22, 1974 issue of IEEE MTT (page 684). It is made from an element designated by those skilled in the art under the name of "rat-race coupler 6 h / 4", where? 'Represents the wavelength for which this coupler is provided. It comprises a succession of line sections that form a ring. The first section Al has a length of 3 while the other three A2, A3, A4 have a length of the reduced impedance of these sections being substantially 1.414.The IP input input of the phase shifter is arranged between the first Al and fourth
A4 sections while the OP exit access is placed between the second
A2 and third A3 sections, both ports being designed to be connected to reduced impedance lines of value 1. On a first coupled access of the phase shifter located between the first and the second section, is also connected a first line section A12 length
L and reduced impedance of value 1 followed by a first diode D1 connected to the ground whose junction capacity varies as a function of the voltage applied on this junction. This diode and the others of the same type will be named later "varactors", as does the skilled person. On a second coupled access of the phase shifter situated between the third and fourth sections, is also connected a second line section A34 of length L + h / 4 and reduced impedance of value 1 followed by a second varactor D2 connected to ground . Both varactors D1, D2 are biased by means of an adjustable control voltage Vc. Capacitors are provided so that this control voltage does not propagate outside the phase shifter but they are not shown in the figure. In addition, the length L is chosen to be close to / 8 so that the phase shifter is the least dispersive possible.
Le principe de fonctionnement sera maintenant exposé. L'onde injectée sur l'accès d'entrée IP se sépare en deux ondes dérivées d'égale amplitude. La première onde dérivée emprunte le premier tronçon de ligne Al, se sépare en une première onde transmise qui emprunte le second tronçon de ligne A2 et une première onde réfléchie qui passe par la première section de ligne A12, se réfléchit sur le premier varactor D1 qui l'affecte d'un premier déphasage T D1 passe à nouveau dans la première section de ligne A12 et est à nouveau injectée sur l'anneau où elle se répartit en deux composantes qui se recombinent en phase sur l'accès de sortie OP.La deuxième onde dérivée emprunte le quatrième tronçon de ligne A4, se sépare en une deuxième onde transmise qui emprunte le troisième tronçon de ligne A3 et une deuxième onde réfléchie qui passe par la seconde section de ligne A34, se réfléchit sur le second varactor D2 qui l'affecte d'un second déphasage T D2 passe à nouveau dans la seconde section de ligne A34 et est à nouveau injectée sur l'anneau où elle se répartit en deux composantes qui recombinent en phase sur l'accès de sortie OP. The operating principle will now be exposed. The wave injected on the IP input port splits into two waves of equal amplitude. The first derivative wave borrows the first section of line A1, separates into a first transmitted wave which borrows the second line section A2 and a first reflected wave which passes through the first line section A12, is reflected on the first varactor D1 which A first phase shift T 1 D1 passes again in the first line section A12 and is again injected on the ring where it is divided into two components that recombine in phase on the output port OP.La second derivative wave borrows the fourth section of line A4, separates into a second transmitted wave which borrows the third section of line A3 and a second reflected wave which passes through the second section of line A34, is reflected on the second varactor D2 which l a second phase shift T D2 passes again in the second section of line A34 and is injected again on the ring where it is divided into two components that recombine e n phase on the OP output port.
Les deux varactors D1, D2 étant identiques et polarisés avec la même tension de commande Vc, les deux déphasages T D1 T CP #D2 qu'ils introduisent dans les deux ondes réfléchies sont donc égaux et seront notés # . Ainsi les deux ondes réfléchies se recombinent en phase sur l'accès de sortie OP, le déphasage introduit par le premier déphaseur entre son accès d'entrée et son accès de sortie étant égal à # + #L où # L est le retard de phase dû à une portion de ligne de longueur 2L. Les deux ondes transmises par contre, se recombinent en opposition de phase sur l'accès de sortie OP. Since the two varactors D1, D2 are identical and polarized with the same control voltage Vc, the two phase shifts T D1 T CP # D2 that they introduce into the two reflected waves are therefore equal and will be denoted #. Thus the two reflected waves recombine in phase on the output port OP, the phase shift introduced by the first phase shifter between its input port and its output port being equal to # + # L where # L is the phase delay due to a line portion of length 2L. The two waves transmitted against, recombine in phase opposition on the output port OP.
Il apparaît ainsi que la phase du signal sur l'accès de sortie
OP est celle du signal sur l'accès d'entrée IP augmentée de T î T + T L-
Le second déphaseur DP2 se différencie du premier uniquement par le fait que les deux varactors D1, D2 sont remplacés par deux condensateurs Cl, C2 de même capacité.Si l'on note T #c le déphasage introduit par ces condensateurs il s'ensuit que, comme dans le premier déphaseur, la phase du signal sur l'accès de sortie est celle du signal sur l'accès d'entrée augmentée de 9 2 = 9 c +
Ainsi le déphasage différentiel de la cellule symétrique de déphasage qui est la différence * 2- 91 des déphasages introduits par chacun des déphaseurs vaut t c- S et peut être ajusté en faisant varier au moyen de la tension de commande Vc.It appears as well as the phase of the signal on the exit access
OP is that of the signal on the IP input port increased by T T + T L-
The second phase shifter DP2 differs from the first only in that the two varactors D1, D2 are replaced by two capacitors C1, C2 of the same capacity. If we note T #c the phase shift introduced by these capacitors, it follows that , as in the first phase-shifter, the phase of the signal on the output port is that of the signal on the input port increased by 9 2 = 9 c +
Thus the differential phase shift of the symmetrical phase shift cell which is the difference of the phase shifts introduced by each of the phase shifters is equal to S and can be adjusted by varying by means of the control voltage Vc.
Dans une variante de réalisation du second déphaseur, les deux condensateurs sont remplacés par un troisième et un quatrième varactor identiques polarisés au moyen d'une tension fixe. Dans ce cas les variations de température qui produisent les mêmes effets sur les déphasages produits par les quatre varactors sont annulés dans le déphasage différentiel. La tension fixe de polarisation des troisième et quatrième varactors sera avantageusement choisie au milieu de la plage de variation de la tension de commande Vc. In an alternative embodiment of the second phase shifter, the two capacitors are replaced by a third and fourth identical varactor polarized by means of a fixed voltage. In this case the temperature variations which produce the same effects on the phase shifts produced by the four varactors are canceled in the differential phase shift. The fixed polarization voltage of the third and fourth varactors will advantageously be chosen in the middle of the range of variation of the control voltage Vc.
La cellule symétrique de déphasage P est schématisée sur la figure 3. Le premier signal de transposition 01 est appliqué sur l'accès d'entrée du premier déphaseur par l'intermédiaire d'un premier condensateur d'isolation Cil Le premier signal de modification J1 est issu de l'accès de sortie du premier déphaseur par l'intermédiaire du premier condensateur de liaison COl. Le second signal de transposition 02 est appliqué sur l'accès d'entrée du second déphaseur DP2 par l'intermédiaire d'un second condensateur d'isolation Ci2. Le second signal de modification J2 est issu de l'accès de sortie du second déphaseur par l'intermédiaire du second condensateur de liaison C02. The symmetrical phase shift cell P is shown diagrammatically in FIG. 3. The first transposition signal 01 is applied to the input port of the first phase shifter via a first isolation capacitor C11. The first modification signal J1 is derived from the output port of the first phase shifter via the first link capacitor CO1. The second transposition signal 02 is applied to the input port of the second phase shifter DP2 via a second isolation capacitor Ci2. The second modification signal J2 is derived from the output port of the second phase shifter via the second CO 2 bond capacitor.
Les condensateurs d'isolation et de liaison sont prévus pour isoler les différentes tensions continues, notamment la tension de commande, qui sont présentes dans le mélangeur. Avantageusement, les deux condensateurs d'isolation seront choisis de.même capacité ainsi que les deux condensateurs de liaison.The isolation and connection capacitors are designed to isolate the different DC voltages, in particular the control voltage, which are present in the mixer. Advantageously, the two isolation capacitors will be chosen from the same capacity as well as the two connecting capacitors.
A titre d'exemple numérique, les performances du mélangeur qui suivent sont présentées pour une fréquence du signal local s'étendant de 6,4 à 7,1 GHz. As a numerical example, the following mixer performance is presented for a local signal frequency ranging from 6.4 to 7.1 GHz.
- fréquence centrale : f = 6,75 GHz. - center frequency: f = 6.75 GHz.
o - Cl = C2 = 2,2pF. o - Cl = C2 = 2.2pF.
C. il Cil C01 = Col = 4,7pF. C. It Cil C01 = Col = 4.7pF.
Le déphasage différentiel varie dans ce cas, à la fréquence centrale, de -17 à 470 pour une variation de la tension de commande de O à 35V. Pour une tension de commande déterminée, le déphasage différentiel ne varie pas de plus de 50 dans la plage de variation de la fréquence du signal local. The differential phase shift in this case varies at the center frequency from -17 to 470 for a control voltage variation of 0 to 35V. For a determined control voltage, the differential phase difference does not vary by more than 50 in the variation range of the local signal frequency.
Par ailleurs, à la fréquence centrale, pour une puissance du signal local de l6dBm, la réjection du signal local atteint 60dB compte-tenu du réglage précis qu'apporte l'ensemble de réglage. Furthermore, at the center frequency, for a local signal power of 16dBm, the rejection of the local signal reaches 60dB given the precise adjustment provided by the adjustment assembly.
Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, la tension de commande est réglée automatiquement au moyen d'une cellule d'asservissement représentée dans la figure 4. Cette cellule comprend un quatrième coupleur S4, un coupleur lOdB par exemple, qui reçoit le signal de sortie R sur son accès d'entrée Ae, en transmet une fraction sur son accès couplé Ac et transmet le restant sur son accès de sortie
As. L'accès couplé Ac est relié à un filtre passe-bande BP, à résonateurs diélectriques par exemple, centré sur la fréquence du signal local. Le filtre passe-bande est suivi d'un module de détection
MD qui fournit un signal de niveau N dont la valeur est fonction de l'amplitude du signal appliqué sur son entrée.Ce module prendra la forme connue, par exemple, d'une diode DR suivi d'un condensateur CR reliés à la masse en parallèle sur une résistance RR, le signal de niveau N étant obtenu au point commun de ces trois éléments. La cellule d'asservissement comprend enfin un circuit de commande CC qui produit la tension de commande Vc de manière à minimiser le signal de niveau N qu'il reçoit sur son entrée.According to an additional characteristic of the invention, the control voltage is automatically adjusted by means of a servocontrol cell shown in FIG. 4. This cell comprises a fourth coupler S4, for example a 10 dB coupler, which receives the signal of output R on its input port Ae, transmits a fraction on its coupled access Ac and transmits the remainder on its output port
As. The coupled access Ac is connected to a band-pass filter LP, for example with dielectric resonators, centered on the frequency of the local signal. The bandpass filter is followed by a detection module
MD which provides a signal of level N whose value is a function of the amplitude of the signal applied to its input. This module will take the known form, for example, of a diode DR followed by a capacitor CR connected to the ground. parallel to a resistor RR, the level N signal being obtained at the common point of these three elements. The servocontrol cell finally comprises a DC control circuit which produces the control voltage Vc so as to minimize the N level signal that it receives on its input.
Dans une variante de réalisation de la cellule d'asservissement non représentée dans la figure, le filtre passe-bande BP et le module de détection MD sont remplacés par un circuit de mélange et de filtrage. Ce circuit reçoit le signal local OL et le signal issu de l'accès couplé du quatrième coupleur S4 pour en effectuer une combinaison non linéaire (tel que le fait un mélangeur) et produire ainsi un signal de combinaison. Ce signal de combinaison présente notamment une composante continue qui résulte du signal local et de la composante du signal de sortie R à la fréquence du signal local. Le circuit comprend donc de plus un filtre pour isoler cette composante continue qui est une fonction du niveau de la composante du signal de sortie à la fréquence du signal local et qui devient désormais le signal de niveau précédemment mentionné. In an alternative embodiment of the control cell not shown in the figure, the BP bandpass filter and the detection module MD are replaced by a mixing and filtering circuit. This circuit receives the local signal OL and the signal from the coupled access of the fourth coupler S4 to perform a nonlinear combination (as does a mixer) and thus produce a combination signal. This combination signal has in particular a DC component which results from the local signal and the component of the output signal R at the frequency of the local signal. The circuit therefore further comprises a filter for isolating this DC component which is a function of the level of the component of the output signal at the frequency of the local signal and which now becomes the previously mentioned level signal.
L'avantage de cette variante de réalisation réside dans le fait que les éléments qui la composent sont indépendants de la fréquence du signal local. Il n'est donc pas nécessaire de prévoir un réglage de ces éléments suite à une modification de cette fréquence. The advantage of this variant embodiment lies in the fact that the elements that compose it are independent of the frequency of the local signal. It is therefore not necessary to provide an adjustment of these elements following a change in this frequency.
Le mélangeur hyperfréquence symétrique a été présenté en adoptant des transistors à effet de champ T1, T2 comme éléments de mélange proprement dits. Il ne faut pas voir là une limitation de l'invention qui s'applique quels que soient ces éléments pourvu qu'il s'agisse d'organes non linéaires produisant un signal de sortie ayant au moins une composante à une fréquence égale à la somme ou à la différence de celles des signaux qu'ils reçoivent. On peut ainsi envisager de remplacer les deux transistors par un transistor bi-grille dont les deux grilles correspondent chacune à la grille de l'un des transistors simple grille. The symmetrical microwave mixer has been presented by adopting field effect transistors T1, T2 as mixing elements themselves. This is not a limitation of the invention that applies regardless of these elements provided that they are non-linear devices producing an output signal having at least one component at a frequency equal to the sum or unlike the signals they receive. It is thus possible to consider replacing the two transistors with a bi-gate transistor whose two gates each correspond to the gate of one of the single gate transistors.
Le mélangeur hyperfréquence symétrique trouvera une utilisation avantageuse dans la réalisation d'un dispositif de mélange présentant une forte atténuation du signal image. The symmetrical microwave mixer will find an advantageous use in the production of a mixing device having a strong attenuation of the image signal.
Ce dispositif représenté dans la figure 5 comprend un premier
MHS1 et un second MHS2 mélangeurs hyperfréquences symétriques tels que décrits ci-dessus, un coupleur de répartition SR et un coupleur de combinaison SC. Le coupleur de répartition SR reçoit le signal d'entrée FI qu'il répartit en deux signaux déphasés de 900 appliqués chacun sur l'accès d'entrée du coupleur d'entrée d'un des mélangeurs
MHS1, MHS2. Il s'agit d'un coupleur 3dB-9O0, par exemple, travaillant à la fréquence du signal en bande de base. Le coupleur de combinaison
SC reçoit les signaux de sortie de chacun des mélangeurs MHS1, MHS2 et produit un signal d'émission E comme la somme de l'un de ces signaux et de l'autre déphasé de 900. Il s'agit, par exemple, d'un coupleur 3db-900 connu sous le nom de "coupleur de Lange".Par ailleurs, le signal local est fourni aux deux mélangeurs, par exemple au moyen d'un coupleur de distribution SD tel qu'un coupleur "Wilkinson" 3dB-O0, qui distribue ce signal sans déphasage.This device represented in FIG.
MHS1 and a second MHS2 symmetrical microwave mixers as described above, a distribution coupler SR and a combination coupler SC. The distribution coupler SR receives the input signal IF which it distributes in two out of phase signals of 900 each applied to the input port of the input coupler of one of the mixers
MHS1, MHS2. It is a 3dB-9O0 coupler, for example, working at the frequency of the baseband signal. The combination coupler
SC receives the output signals from each of the mixers MHS1, MHS2 and produces an emission signal E as the sum of one of these signals and the other phase-shifted by 900. This is, for example, a coupler 3db-900 known under the name of "Lange coupler". Moreover, the local signal is provided to the two mixers, for example by means of a distribution coupler SD such as a coupler "Wilkinson" 3dB-O0 which distributes this signal without phase shift.
Il apparaît ainsi que les signaux utiles issus des deux mélangeurs se recombinent en phase sur l'accès de sortie du coupleur de combinaison SC, tandis que les signaux images issus des mélangeurs se recombinent en opposition de phase sur ce même accès de sortie. It thus appears that the useful signals from the two mixers recombine in phase on the output port of the combination coupler SC, while the image signals from the mixers recombine in phase opposition on the same output port.
Le choix du signal utile et du signal image se fait par la connexion des mélangeurs sur les accès de sortie du coupleur de répartition SR et sur les accès d'entrée du coupleur de combinaison
SC.The choice of the wanted signal and the image signal is made by connecting the mixers to the output ports of the SR distribution coupler and to the input ports of the combination coupler
SC.
Selon une particularité additionnelle du dispositif de mélange représenté dans la figure 6, celui-ci comprend de plus une cellule symétrique de déphasage auxiliaire PD telle que celle P décrite précédemment. Cette cellule est introduite, par exemple, entre les mélangeurs et le coupleur de combinaison c'est-à-dire que ses accès d'entrée reçoivent chacun un des signaux de sortie des mélangeurs
MHS1, MHS2 et que ses accès de sortie sont reliés chacun à l'un des accès d'entrée du coupleur de combinaison SC. Ce montage présente les mêmes caractéristiques que celles du mélangeur pourvu d'une cellule symétrique de déphasage à savoir une augmentation notable de l'atténuation du signal image, au détriment d'un léger abaissement de la réjection du signal local.According to an additional feature of the mixing device shown in Figure 6, it further comprises a symmetrical PD auxiliary phase shifting cell such as P described above. This cell is introduced, for example, between the mixers and the combination coupler, that is to say that its input ports each receive one of the output signals of the mixers.
MHS1, MHS2 and that its output ports are each connected to one of the input ports of the combination coupler SC. This arrangement has the same characteristics as those of the mixer provided with a symmetrical phase shift cell, namely a significant increase in attenuation of the image signal, to the detriment of a slight lowering of the rejection of the local signal.
En effet en reprenant l'exemple numérique donné plus haut on obtient dans ce cas une réjection du signal local de 50dB et une atténuation du signal image de 29dB. Indeed by taking the numerical example given above we obtain in this case a local signal rejection of 50dB and an attenuation of the image signal of 29dB.
Une autre solution consiste à disposer la cellule de déphasage symétrique PD non entre les mélangeurs et le coupleur de combinaison, mais en amont des mélangeurs. Dans ce cas cette cellule reçoit le signal local sur ses deux acccès d'entrée, ses deux accès de sortie étant reliés chacun à l'accès d'entrée du coupleur hyperfréquence de l'un des mélangeurs. Another solution is to have the PD symmetrical phase shift cell not between the mixers and the combination coupler, but upstream of the mixers. In this case, this cell receives the local signal on its two input ports, its two output ports being each connected to the input port of the microwave coupler of one of the mixers.
Par ailleurs, il est possible de réaliser un circuit de régulation, homologue de la cellule d'asservissement du mélangeur, qui ajuste automatiquement la cellule symétrique de déphage DP du dispositif en fonction du niveau du signal d'émission E à la fréquence du signal image. Furthermore, it is possible to produce a control circuit, homologous to the servo control cell of the mixer, which automatically adjusts the symmetrical cell DP of the device as a function of the level of the transmission signal E at the frequency of the image signal .
Les types de coupleurs cités dans la présente description le sont à titre purement indicatif et peuvent être modifiés sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Ainsi, dans un mélangeur hyperfréquence symétrique, il est possible par exemple, d'intervertir les déphasages du coupleur hyperfréquence S2 et du coupleur de sortie
S3. Toute combinaison des 3 coupleurs S1, S2, S3 du mélangeur qui produisent une combinaison en phase sur l'accès de sortie du coupleur de sortie S3 des composantes des signaux de mélange Ml, M2 à la fréquence du signal utile et une combinaison en opposition de phase des composantes de ces signaux à la fréquence du signal local peut convenir.The types of couplers mentioned in the present description are purely indicative and can be modified without departing from the scope of the invention. Thus, in a symmetrical microwave mixer, it is possible, for example, to invert the phase shifts of the microwave coupler S2 and the output coupler.
S3. Any combination of the 3 couplers S1, S2, S3 of the mixer which produce an in-phase combination on the output port of the output coupler S3 of the components of the mixing signals M1, M2 at the frequency of the wanted signal and a combination in opposition of phase of the components of these signals at the local signal frequency may be suitable.
On remarquera que le mélangeur et le dispositif de mélange sont bien adaptés à une réalisation sous forme intégrée, du type circuit intégré micro-onde monolithique (MMIC) par exemple. It will be noted that the mixer and the mixing device are well suited to an embodiment in integrated form, such as the monolithic microwave integrated circuit (MMIC).
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