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WO2009112377A1 - Dispositif d'amplification de puissance spatial multi-sources - Google Patents

Dispositif d'amplification de puissance spatial multi-sources Download PDF

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Publication number
WO2009112377A1
WO2009112377A1 PCT/EP2009/052300 EP2009052300W WO2009112377A1 WO 2009112377 A1 WO2009112377 A1 WO 2009112377A1 EP 2009052300 W EP2009052300 W EP 2009052300W WO 2009112377 A1 WO2009112377 A1 WO 2009112377A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
output
input
amplification device
amplifier
waveguide
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/052300
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Philippe Fraysse
Original Assignee
Thales
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thales filed Critical Thales
Priority to CA2718006A priority Critical patent/CA2718006A1/fr
Priority to CN2009801085837A priority patent/CN101971490A/zh
Priority to EP09720667A priority patent/EP2263311A1/fr
Priority to JP2010550129A priority patent/JP2011514110A/ja
Priority to US12/921,444 priority patent/US20110006858A1/en
Publication of WO2009112377A1 publication Critical patent/WO2009112377A1/fr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/60—Amplifiers in which coupling networks have distributed constants, e.g. with waveguide resonators
    • H03F3/602—Combinations of several amplifiers

Definitions

  • the present invention relates to the field of microwave amplifiers with semiconductors and more particularly the power combination systems.
  • the field of the invention is in space power combinations systems.
  • the decrease of the output power of the semiconductor elements with the increase of the operating frequency of the amplification devices leads to having to combine several elementary semiconductor amplifiers to reach the output powers required by certain applications in the microwave domain.
  • the radial architecture is best suited to meet this type of need.
  • other combination techniques may be more favorable in terms of performance, performance and bulk.
  • FIG. 1A An example of a power combination device based on a tree structure for a Ka-band application is shown in FIG. 1A. He uses :
  • a power divider 103 in planar technology with online access micro-ribbons to limit clutter;
  • Hybrid coupler 106 in rectangular waveguide technology to minimize combination losses
  • the spatial combination technique as developed in US5736908 is an alternative solution. It is characterized in that the amplification device comprises a plurality of amplifier modules, arranged on trays, superimposed in a rectangular waveguide. The input signal generated by a single source is distributed on the amplifier modules through the spatial distribution of the signal energy and re-combines at the output once amplified according to the same principle.
  • This solution makes it possible to perform in a single step on the one hand the combination of the signals and on the other hand the transitions between the lines in planar technology and the output interface in rectangular waveguides. Thanks to these characteristics, it makes it possible to minimize the losses of combination and the bulk of the structure.
  • this combination technique as described in the state of the art, has disadvantages and limitations.
  • the number of trays stacked in a rectangular waveguide and the number of associated amplifiers on the same plate decreases with the reduction of the size of the rectangular waveguides imposed by the increase of the operating frequency.
  • the width of the standard rectangular waveguide 200, 200 ' is much smaller than the width of an amplifier module 101, the latter comprising an amplifier 102 and the bias circuits 107 including the decoupling capacitors and the polarization ports.
  • the trays are often thin so that they can be stacked in a rectangular waveguide. This can lead to delicate thermal management;
  • the amplifiers are placed in the propagation axis of the rectangular waveguide which leads to having to use additional planar technology lines to connect the amplifiers to the transitions. Although losses in planar technology lines decrease with decreasing frequency, it is always interesting to minimize their contribution to combination losses by reducing their lengths;
  • An object of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks.
  • the invention proposes a multi-source spatial amplification device emitting the components resulting from the division of the microwave input signal into connection waveguides, the components being amplified and combined in a single output waveguide .
  • the amplification device combines several amplifier modules and operating in the microwave range.
  • the device comprises: A power divider, having an input and at least two outputs, dividing an input microwave signal into a plurality of microwave signals.
  • At least one planar technology input transition element placed at the output of each connection waveguide for receiving the microwave signal propagating in the connection waveguide;
  • An amplifier module connected to each of the input transitions for amplifying the signal received by each of the input transitions and comprising at least one amplifier;
  • a planar technology output transition element connected to each of the amplifier modules and capable of cooperating with an output waveguide common to all the output transition elements making it possible to combine the amplified signals from the amplifier modules, these signals combined forming the output microwave signal.
  • each amplifier module and its input and output transition elements are on the same plane.
  • the amplifier modules and their input and output transition elements are on planes parallel to each other.
  • the transition elements are finned lines configured to provide electrical matching between the connecting waveguides, the amplifier modules and the output waveguide.
  • the device comprises at least two outer half-shells forming a portion of the output guide, on which at least one amplifier module is in contact to promote heat exchange between the amplifier modules and the outside of the device.
  • the axis of the amplifier modules is perpendicular to the propagation axis of the microwave signal resulting from the combined signals.
  • the input of the divider can be realized in metal waveguide or planar technology.
  • the connecting waveguides and the output metal waveguide are rectangular or circular metal waveguides.
  • each connection waveguide is equipped with an element for adjusting the phase of the signal propagating in each connection waveguide.
  • the input and output transitions associated with an amplifier module are made on the same printed circuit.
  • the input and output transition elements associated with an amplifier module and the power divider are made on the same printed circuit.
  • the output transitions are separated inside the output guide by a metal wall.
  • the metal wall is extended by a resistive film.
  • the device makes it possible to reduce the losses in combination and division.
  • the structure of the device is compact.
  • the device has phase adjustment elements in the connection waveguides in order to compensate for the phase dispersion of the amplifier modules.
  • the device makes it possible to process high frequencies in the microwaves, especially beyond 30 GHz.
  • FIG. 1A a first tree architecture amplification device of the prior art
  • FIG. 2 a block diagram of a multi-source spatial amplification device according to the invention
  • FIG. 3 a multi-source spatial amplification device of the invention
  • FIG. 4A a view of an embodiment of a transition element, viewed from the top face of the printed circuit;
  • Figure 4B a view of the embodiment shown in Figure 4A, bottom view of the printed circuit board;
  • FIG. 5A a first view of a first embodiment of the device comprising two amplifiers, with the upper half-shell seen in transparency;
  • FIG. 5B an exploded view, seen from above, of the embodiment of the device of FIG. 5A;
  • FIG. 5C an exploded view, seen from below, of the embodiment of the device of FIG. 5A;
  • FIG. 6A an exploded view, seen from above, of an embodiment of the device comprising four amplifiers;
  • FIG. 6B an exploded view, seen from below, of the embodiment of the device of FIG. 6A
  • FIG. 6C a view, combiner access, of the embodiment of the device of FIG. 6A assembled
  • FIG. 6D a view, divider access, of the embodiment of the device of FIG. 6A assembled
  • FIG. 6E a sectional view of the signal division portion of the embodiment of the device of FIG. 6A assembled
  • FIG. 6F a sectional view at the level of the amplifier modules of the embodiment of the device of FIG. 6A assembled
  • FIG. 7A a view of an embodiment with a metal wall separating the two output transition elements
  • FIG. 7B a view of the embodiment shown in FIG. 7A with the upper half-shell;
  • FIGS. 8A and 8B two views of an embodiment where the metal wall separating the two output transition elements is extended by a resistive film
  • FIG. 9 a view of an embodiment where a resistive film is incorporated between the two output transition elements
  • Figure 1 OA an external view of an embodiment of the device comprising two superimposed amplifier modules; • Figure 1 OB: a sectional view of the embodiment shown in Figure 1 OA.
  • FIG. 2 represents a block diagram of a device according to the invention comprising four combined amplifier modules 30.
  • the device represented comprises two connection waveguides 4 preceded by a power divider 27.
  • the power divider 27 makes it possible to dividing an input microwave signal 1 into two components 25 propagating in the two connection waveguides 4.
  • the power divider 27 may be in planar technology or for example in a metal waveguide such as a " septum divider ", according to the English terminology designating a divider consisting of an inlet and two outlets in rectangular guide.
  • the two exit guides are separated at the point of division by a thin wall (the "septum", Latin term) which can be metallic or resistive.
  • a splitter 27 in planar technology is associated with two transitions not shown in FIG. 2, to ensure the change in the mode of propagation of the signal between a planar structure and a connection waveguide 4.
  • two input transition elements 5 in planar technology make it possible to distribute the components of the input microwave signal 25 in the amplification modules 30 each comprising at least one amplifier 6.
  • the signals thus amplified are then transmitted via four planar technology output transition elements 7 in an output waveguide 8 for recombining the microwave output signal 26.
  • FIG. 3 represents an embodiment of a device according to the invention comprising a power divider 2 whose access is via a microstrip type input.
  • the power divider 2 allows dividing the input microwave signal 1 into two components to illuminate the two rectangular connection waveguides 4 through the two transitions 3, 3 '.
  • the signals propagate in the rectangular connection waveguides 4 from the output transitions 3, 3 'of the divider to input transition elements 5 of the amplifier modules 30.
  • a transition 5 is placed at the output of each connection waveguide 4.
  • the amplifier modules 30 each comprise an amplifier 6, polarization circuits with decoupling capacitors 10.
  • the output transitions elements 7 provide the electrical matching between the amplifier modules 30 and the rectangular output waveguide 8.
  • the axis of the inputs and outputs of the two amplifier modules 30 is perpendicular to the axis of propagation of the microwave output signal 26. This arrangement reduces the length of the planar lines connecting the amplifier modules 30 to the elements of output transitions 7 and input transition elements 6 so that the length of the lines is minimal. Combination losses and division losses are thus minimized.
  • the device according to the invention comprises phase control elements 15 in the connection guides 4 for controlling the relative phase between the signals 25 propagating in the connection waveguides 4 so as to provide phase recombination of these signals in the output waveguide 8 once amplified by the amplifier modules 30. This feature minimizes the combination losses by eliminating the losses induced by phase unbalance of combined signals.
  • the phase adjusting elements can be made by dielectric elements introduced into the connection guides. The depths of penetration of these dielectric elements in the connection guides 4 then make it possible to act on the phases of the signals 25 propagating in the connection guides 4.
  • the transitions may be replaced by a network of transitions and the amplifiers may be replaced by an array of amplifiers.
  • transition elements can be made with fin lines or slit lines associated with micro-ribbons lines.
  • Several transitions can be arranged on the same printed circuit in such a way as to create transition networks.
  • the circuits can be made on organic substrates such as the RO4003 TM.
  • FIGS. 4A and 4B show an embodiment of a transition element on a printed circuit 41 between two half-shells 44 forming a rectangular guide 49.
  • FIG. 4A and FIG. 4B respectively show the upper face and the lower face of the printed circuit 41.
  • the metal planes 43 and 48 on either side of the printed circuit 41 are connected by a set of metallized holes, not shown on the FIGS. 4A and 4B, to ensure electrical continuity between the half-shells 44 and 44 '.
  • a gradual narrowing of the distance separating the two inner edges 45 of the metal plane 48 makes it possible to progressively move from the propagation mode in the rectangular guide 49 to the slot propagation mode in the slot 47.
  • the transition between the slot mode propagating in the slot 47 and the micro-ribbon mode propagating between the line 42 and the metallization plane 48 is obtained thanks to the slot line 50 of length ⁇ / 4 terminated by a short circuit and to the metallized hole 46 connecting line 42 and the metal plane 48.
  • FIGS. 4A and 4B the printed circuit 41 is cut in such a way as to eliminate all the parts of the printed circuit leading to a degradation of the insertion losses of the transition element and useless to the respect of constraints. electrical and mechanical transitions. The cutting of the circuit is then performed between the two inner edges 45 of the metal plane 48.
  • FIG. 5A represents an embodiment of the invention combining two amplifiers 6.
  • a printed circuit 9 is interposed between a lower half-shell 13 and an upper half-shell 14.
  • the upper half-shell 14 is view in transparency in Figure 5A.
  • the half-shells 13, 14 can be made of aluminum with a gold finish.
  • the printed circuit board 9 can be made from an organic substrate such as the RO4003 TM.
  • the assembly of the two half-shells 13, 14 and the printed circuit 9 forms two connecting guides 4 and the output guide 8.
  • the printed circuit 9 comprises a power divider 2 in microstrip, the output transitions 3 of the divider power 2, the elements of input 5 and output 7 transitions and metallization planes 31.
  • the metallization planes 31 on either side of the printed circuit 9 are connected by a set of metallized holes to ensure the electrical continuity between the two faces of the printed circuit which are in contact with the two half-shells 13, 14.
  • the amplifier module 30 consists solely of the amplifier.
  • the amplifier modules 30 are then placed directly in contact with the body of the amplification device, the body of the device comprising the lower half-shell 13. This arrangement has the advantage of promoting heat exchanges between the amplifier modules 30 and the outside the device.
  • FIG. 5B is an exploded view from above of the embodiment of the invention shown in FIG. 5A with the printed circuit 9, the upper half-shell 14 equipped with phase adjustment elements 15 and the half-shell lower shell equipped with amplifier modules 30 and polarization ports 1 1.
  • This figure shows the simplicity of assembly of this embodiment of the invention through a stack of the half-shells 14, 15 and the circuit 9 and the embodiment on a single printed circuit 9 of the power divider 2 and the input and output transition elements 5 and 7.
  • Fig. 5C is an exploded bottom view of the embodiment of the invention shown in Fig. 5A. It represents the polarization ports 1 1 facing outwards of the lower half-shell 13, as well as the lower metal plane 33 of the circuit 9 and the cavities 32 of the upper half-shell 14 necessary to receive the amplifier modules 30 and polarization access 11.
  • Fig. 6A and Fig. 6B show two exploded views of an embodiment of the invention combining four amplifiers, respectively a top view and a bottom view.
  • the assembly of these elements forms two connecting guides and the output guide.
  • a half-shell 20 ', a circuit 23' and a grid 21 'are assembled and the two half-shells 20, 20' are equipped with amplifier modules 30 and polarization ports 1 1.
  • half-shells 20, 20 'and the grids 21, 21' can be made of aluminum with a gold finish.
  • the circuits 22, 23, 23 ' can be made from a substrate such as the RO4003 TM.
  • the circuit 22 comprises a microstrip power divider 2, the output transitions of the power divider 3 and the metallization planes 34, 35.
  • the circuits 23, 23 ' comprise the input and output transition elements 5 and 7.
  • the metallization planes on either side of a circuit are connected by a set of metallized holes to ensure the electrical continuity between the two faces of a circuit in contact with the half -shells or grilles.
  • the bias voltages of the amplifiers 6 are transmitted by polarization ports 11 and decoupled by decoupling capacitors 10.
  • phase adjustment elements may be added to control the phases of the combined signals in the output guide.
  • the amplifiers and the decoupling capacitors are transferred to a high thermal conductivity element 32, these elements forming the amplifier module for this embodiment.
  • the amplifier module may consist solely of an amplifier.
  • the amplifier modules 30 are placed directly in contact with the body of the amplification device, constituted by the half-shells 20, 20 ', to promote heat exchange between the amplifier modules 30 and the outside of the device.
  • Fig. 6C and Fig. 6D show two views of the embodiment of the assembled invention of the modes of Figs. 6A and 6B.
  • 6C represents a view of the side where the exit guide 8 is located with the output transition elements 7.
  • FIG. 6D shows a view of the side where the power divider 2 is located.
  • These representations 6C and 6D show the three circuits 22 , 23, 23 'the two grids 21, 21' and the two half-shells 20, 20 'assembled with the polarization ports 1 1.
  • FIG. 6E represents a sectional view of the embodiment of the invention shown in FIGS. 6C and 6D at the power divider 2.
  • FIG 6F shows a sectional view of the embodiment of the invention shown in Figures 6C and 6D at the amplifier modules.
  • two planar technology input transition elements 6 make it possible to distribute the components of the input microwave signal in the amplification modules 30.
  • the amplified signals are then transmitted by the intermediate of four planar technology output transition elements 7 in an output waveguide 8 for re-combining the microwave output signal.
  • Each amplifier module 30 and its elements of input and output transitions 7 in planar technology associated are placed on the same plane.
  • the amplifier modules 30 are distributed in two parallel planes, each plane comprising two amplifier modules 30.
  • the transition elements 5 and 7 are fin lines configured to provide electrical matching between the connecting waveguides 4, the amplifier modules 30 and the output waveguide 8.
  • L The axis of the amplifier modules 30 is perpendicular to the propagation axis of the microwave signal resulting from the combined signals.
  • the amplifier modules 30 are placed directly in contact with the body of the amplification device in order to promote the heat exchange between the amplifier modules and the outside of the device by virtue of an arrangement of the amplifiers facing each other.
  • the amplifier modules 30 can be isolated in separate cavities thanks to the metallization planes of the circuit 22.
  • Figs. 7A and 7B show another embodiment of the invention with views of the exit guide with and without the upper half-shell.
  • the device according to the invention comprises, in this embodiment, elements 38 forming a metal partition wall separating the two output transition elements 7 from the output waveguide 8.
  • the metal wall may be extended by a resistive surface to improve the isolation between the combined amplifier channels.
  • the resistive film 39 is transferred to a circuit 51.
  • the upper half-shell is not shown in these figures.
  • a circuit 40 of identical size to that of the circuit 51 without resistive film is placed in contact with the circuit 51 in order to symmetrize the structure.
  • Circuits 50 and 51 may be made for example of alumina or AlN.
  • the resistive surface is directly incorporated in the wall separating the transition elements 7.
  • FIGS. 1 OA and 1 OB represent another embodiment of a device according to the invention combining two superimposed amplifier modules.
  • FIG. 10A and FIG. 1BB are respectively an external view and a sectional view of this embodiment.
  • three circuits 56, 56 ', 57, two half-shells 58, 58' and two grids 59, 59 ' are stacked.
  • the assembly of these elements forms two connecting guides 4, the output guide 8 and an input guide 55.
  • the two connection guides are separated by metallization planes 53 on either side of the substrate 57.
  • circuit 57 also comprises a transition 54 making it possible to match the microstrip access of the device with the input guide 55.
  • the circuits 56, 56 ' comprise the elements of input transitions 5 and the transition elements of outputs 7, the bias ports 1 1 of the amplifier modules 30 and finned line transitions elements 52.
  • the power divider 27 is realized via the two finned line transitions 52 for sensing the propagating signal in the rectangular input guide 55 and illuminate the two connecting guides 4 superimposed.
  • Two phase adjustment elements 15 make it possible to independently control the phases of the combined signals in the output guide 8.
  • This latter embodiment can also be implemented in the embodiment of FIGS. 6A, 6B, 6C, 6D, 6E and 6F in order to be able to individually control the phase of the signals propagating in the four connection guides.
  • a device that makes it easy to compensate for the phase dispersion of two amplifier modules in order to minimize the combination losses

Landscapes

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

Dispositif d'amplification combinant plusieurs modules amplificateurs et fonctionnant dans le domaine des hyperfréquences, caractérisé en ce qu'il comprend : - un diviseur de puissance, ayant une entrée et au moins deux sorties, divisant un signal hyperfréquence d'entrée 1 en plusieurs signaux hyperfréquences 25. - des guides d'ondes de connexion 4 permettant de propager les signaux hyperfréquences 25 fournis par le diviseur de puissance 27; - au moins un élément de transition d'entrée 5 placé en sortie de chaque guide d'onde 4 de connexion permettant de recevoir le signal hyperfréquence 25; - un module amplificateur 30 connecté à chacune des transitions d'entrée 5 permettant d'amplifier le signal reçu par chacune des transitions d'entrée 5; - un élément de transition 7 de sortie en technologie planaire connecté à chacun des modules amplificateurs 30 permettant de combiner les signaux amplifiés issus des modules amplificateurs.

Description

DISPOSITIF D'AMPLIFICATION DE PUISSANCE SPATIAL MULTI-SOURCES
La présente invention concerne le domaine des amplificateurs hyperfréquences à semi-conducteurs et plus particulièrement les systèmes de combinaison de puissance. Parmi les différentes techniques de combinaisons, le domaine de l'invention se situe dans les systèmes de combinaisons de puissance spatiales.
La diminution de la puissance de sortie des éléments semiconducteurs avec l'augmentation de la fréquence de fonctionnement des dispositifs d'amplification conduit à devoir combiner plusieurs amplificateurs semi-conducteurs élémentaires pour atteindre les puissances de sortie requises par certaines applications dans le domaine des hyperfréquences.
Dans les cas où un grand nombre d'amplificateurs est nécessaire pour atteindre les niveaux de puissances désirées, l'architecture radiale est la mieux adaptée pour répondre à ce type de besoin. En revanche, si un nombre plus limité d'amplificateurs est suffisant, d'autres techniques de combinaison peuvent être plus favorables en terme de réalisation, de performance et d'encombrement.
Les systèmes de combinaison de puissance actuels basés sur des architectures à lignes ou guides d'ondes arborescents ne permettent pas de combiner efficacement des amplificateurs élémentaires dans un environnement confiné avec une interface de sortie en guide d'ondes rectangulaire apte à coopérer avec les dispositifs en aval.
Un exemple de dispositif de combinaison de puissance basé sur une structure arborescente pour une application en bande Ka est présenté figure 1A. Il utilise :
• en entrée, un diviseur de puissance 103 en technologie planaire avec des accès en ligne micro-rubans pour limiter l'encombrement ; • deux modules amplificateurs 101 avec des accès en ligne micro-rubans comprenant chacun un amplificateur 102 et des circuits de polarisations 107 ;
• Un coupleur hybride 106 en technologie guide d'ondes rectangulaire pour minimiser les pertes de combinaison
• deux transitions 105 pour passer du mode de propagation micro-ruban au mode de propagation guide d'ondes rectangulaire ;
• des tronçons de guides d'ondes rectangulaires 100 pour connecter les modules amplificateurs 101 au coupleur hybride
106.
Dans cet exemple, afin de minimiser la longueur des lignes microrubans 104 en sortie du diviseur de puissance 103, il a été choisi de dissymétriser la structure, en positionnant les deux modules amplificateurs 101 perpendiculairement entre eux. Cette solution a l'avantage de diminuer la longueur des lignes micro-rubans 104 en sortie du diviseur de puissance 103 afin de diminuer les pertes d'insertions du diviseur, mais présente néanmoins l'inconvénient d'être volumineuse de part la longueur des tronçons des guides d'ondes rectangulaires 100 et de part la taille du coupleur hybride 106 en guide d'ondes rectangulaires.
L'utilisation de ce type de combinaison à des fréquences élevées, plus de 30 GHz par exemple, présente également d'autres inconvénients. Notamment, l'appairage en phase des modules amplificateurs est délicat et les pertes de combinaison sont non négligeables à cause de l'accumulation des pertes d'insertion des nombreux éléments traversés par le signal et de l'augmentation de ces pertes avec l'élévation de la fréquence de fonctionnement.
Les faiblesses de cette architecture se trouvent accentuées pour un mode de réalisation combinant quatre amplificateurs.
La technique de combinaison spatiale telle que développée dans le brevet US5736908 est une solution alternative. Elle se caractérise en ce que le dispositif d'amplification comprend plusieurs modules amplificateurs, disposés sur des plateaux, se superposant dans un guide d'ondes rectangulaire. Le signal d'entrée généré par une seule source se répartit sur les modules amplificateurs grâce à la distribution spatiale de l'énergie du signal et se re-combine en sortie une fois amplifié suivant le même principe. Cette solution permet d'effectuer en une seule étape d'une part la combinaison des signaux et d'autre part les transitions entre les lignes en technologie planaire et l'interface de sortie en guide d'ondes rectangulaires. Grâce à ces caractéristiques, elle permet de minimiser les pertes de combinaison et l'encombrement de la structure. Toutefois, cette technique de combinaison, telle que décrite dans l'état de la technique, possède des inconvénients et limitations.
En effet, le nombre de plateaux empilés dans un guide d'ondes rectangulaire et le nombre d'amplificateurs associés sur un même plateau diminuent avec la réduction de la taille des guides d'ondes rectangulaires imposée par l'augmentation de la fréquence de fonctionnement.
Il est ainsi difficile d'envisager de pouvoir placer plus d'un plateau dans un guide d'ondes rectangulaire normalisé WR22 en bande Q. En outre dans ce cas de figure, représenté figure 1 B, la largeur du guide d'ondes rectangulaire normalisé 200, 200' est beaucoup plus petite que la largeur d'un module amplificateur 101 , ce dernier comprenant un amplificateur 102 et les circuits de polarisation 107 incluant les capacités de découplage et les accès de polarisation.
II en résulte qu'il est nécessaire d'utiliser de longues lignes de liaison en technologie planaire 201 , 201 ' pour relier les accès des modules amplificateurs 101 aux transitions 202 du diviseur spatial excité par une seule source et aux transitions 203 du combineur spatial. Les pertes importantes induites par ces lignes dans ces bandes de fréquences conduisent à atténuer l'intérêt de la combinaison spatiale de puissance pour la réduction des pertes de combinaison.
Pour des fréquences de fonctionnement plus faibles que la bande Q, comme par exemple en bande X ou en bande Ku, la taille des guides rectangulaires étant plus importante, plusieurs plateaux peuvent être disposés dans un guide d'ondes rectangulaire normalisé et les longueurs des lignes reliant les amplificateurs se trouvent réduites. Toutefois, dans ces bandes de fréquences, cette technique, telle que décrite dans l'état de la technique, possède encore quelques inconvénients, notamment :
• l'entrée est en guide d'ondes rectangulaire et non en technologie planaire ;
• les plateaux sont souvent minces afin de pouvoir en empiler plusieurs dans un guide d'ondes rectangulaire. Ceci peut conduire à une gestion thermique délicate ;
• les amplificateurs sont placés dans l'axe de propagation du guide d'ondes rectangulaire ce qui conduit à devoir utiliser des lignes en technologie planaire supplémentaires pour relier les amplificateurs aux transitions. Bien que les pertes des lignes en technologie planaire diminuent avec la diminution de la fréquence, il est toujours intéressant de minimiser leur contribution sur les pertes de combinaison en réduisant leurs longueurs ;
• les amplificateurs n'étant pas dans des cavités séparées, la gestion des risques d'instabilité peut s'avérer délicate ;
• la nécessité de placer des capacités de découplage au plus prés des amplificateurs pour les stabiliser est en contradiction avec le besoin de réduire la largeur des modules amplificateurs pour minimiser la longueur des lignes planaires reliant les accès des amplificateurs aux accès du diviseur et du combineur.
Un but de l'invention est de pallier les inconvénients précités.
L'invention propose un dispositif d'amplification spatial multi-sources émettant les composantes issues de la division du signal hyperfréquence d'entrée dans des guides d'ondes de connexion, les composantes étant amplifiées et combinées dans un unique guide d'ondes de sortie.
Avantageusement, le dispositif d'amplification combine plusieurs modules amplificateurs et fonctionnant dans le domaine des hyperfréquences.
Avantageusement, le dispositif comprend : • un diviseur de puissance, ayant une entrée et au moins deux sorties, divisant un signal hyperfréquence d'entrée en plusieurs signaux hyperfréquences.
• des guides d'ondes de connexion aptes à coopérer avec les sorties du diviseur de puissance, permettant de propager les signaux hyperfréquences fournis par le diviseur de puissance ;
• au moins un élément de transition d'entrée en technologie planaire placé en sortie de chaque guide d'onde de connexion permettant de recevoir le signal hyperfréquence se propageant dans le guide d'onde de connexion ;
• un module amplificateur connecté à chacune des transitions d'entrée permettant d'amplifier le signal reçu par chacune des transitions d'entrée et comportant au moins un amplificateur ;
• un élément de transition de sortie en technologie planaire connecté à chacun des modules amplificateurs et apte à coopérer avec un guide d'onde de sortie commun à tous les éléments de transition de sortie permettant de combiner les signaux amplifiés issus des modules amplificateurs, ces signaux combinés formant le signal hyperfréquence de sortie.
Avantageusement, chaque module amplificateur et ses éléments de transitions d'entrée et de sortie sont sur un même plan.
Avantageusement, les modules amplificateurs et leurs éléments de transitions d'entrée et de sortie sont sur des plans parallèles entre eux. Avantageusement, les éléments de transitions sont des lignes à ailettes configurées pour assurer l'adaptation électrique entre les guides d'ondes de connexion, les modules amplificateurs et le guide d'ondes de sortie.
Avantageusement, le dispositif comprend au moins deux demi- coquilles extérieures formant une partie du guide de sortie, sur lesquelles au moins un module amplificateur est en contact afin de favoriser les échanges thermiques entre les modules amplificateurs et l'extérieur du dispositif.
Avantageusement, l'axe des modules amplificateurs est perpendiculaire à l'axe de propagation du signal hyperfréquence résultant des signaux combinés. Avantageusement, l'entrée du diviseur peut être réalisé en technologie guide d'ondes métallique ou en planaire.
Avantageusement, les guides d'ondes de connexion et le guide d'ondes métallique de sortie sont des guides d'ondes métalliques rectangulaires ou circulaires.
Avantageusement, chaque guide d'onde de connexion est équipé d'un élément de réglage de la phase du signal se propageant dans chaque guide d'onde de connexion.
Avantageusement, les transitions d'entrée et de sortie associées à un module amplificateur sont réalisés sur un même circuit imprimé.
Avantageusement, les éléments de transitions d'entrée et de sortie associées à un module amplificateur et le diviseur de puissance sont réalisés sur un même circuit imprimé.
Avantageusement, les transitions de sorties sont séparées à l'intérieur du guide de sortie par une paroi métallique.
Avantageusement, la paroi métallique est prolongée par un film résistif.
Avantageusement, le dispositif permet de réduire les pertes en combinaison et en division.
Avantageusement, la structure du dispositif est compacte. Avantageusement, le dispositif dispose d'éléments de réglage de phase dans les guides d'onde de connexion afin de compenser la dispersion en phase des modules amplificateurs. Avantageusement le dispositif permet de traiter des fréquences élevées dans les hyperfréquences notamment au-delà de 30 GHz.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit, faite en regard des dessins annexés qui représentent :
• la figure 1 A : un premier dispositif d'amplification à architecture arborescente de l'art antérieur ;
• la figure 1 B : un second dispositif d'amplification à combinaison spatiale de puissance de l'art antérieur, avec une vue d'un seul plateau ; • la figure 2 : un schéma de principe d'un dispositif d'amplification spatial multi-sources selon l'invention
• la figure 3 : un dispositif d'amplification spatial multi-sources de l'invention ; • la figure 4A : une vue d'un mode de réalisation d'un élément de transition, vue face supérieure du circuit imprimé ;
• la figure 4B : une vue du mode de réalisation présentée figure 4A, vue face inférieure du circuit imprimé ;
• la figure 5A : une première vue d'un premier mode de réalisation du dispositif comportant deux amplificateurs, avec la demi-coquille supérieure vue en transparence ;
• la figure 5B : une vue éclatée, vue de dessus, du mode de réalisation du dispositif de la figure 5A ;
• la figure 5C : une vue éclatée, vue de dessous, du mode de réalisation du dispositif de la figure 5A ;
• la figure 6A : une vue éclatée, vue de dessus, d'un mode de réalisation du dispositif comportant quatre amplificateurs ;
• la figure 6B : une vue éclatée, vue de dessous, du mode de réalisation du dispositif de la figure 6A ; • la figure 6C : une vue, accès combineur, du mode de réalisation du dispositif de la figure 6A assemblé;
• la figure 6D : une vue, accès diviseur, du mode de réalisation du dispositif de la figure 6A assemblé ;
• la figure 6E : une vue en coupe de la partie division du signal du mode de réalisation du dispositif de la figure 6A assemblé ;
• la figure 6F : une vue en coupe au niveau des modules amplificateurs du mode de réalisation du dispositif de la figure 6A assemblé ;
• la figure 7A : une vue d'un mode de réalisation avec une paroi métallique séparant les deux éléments de transition de sortie ;
• la figure 7B : une vue du mode de réalisation présentée figure 7A avec la demi-coquille supérieure ;
• les figures 8A et 8B : deux vues d'un mode de réalisation où la paroi métallique séparant les deux éléments de transition de sortie est prolongée par un film résistif ; • la figure 9 : une vue d'un mode de réalisation où un film résistif est incorporé entre les deux éléments de transition de sortie ;
• la figure 1 OA : une vue extérieure, d'un mode de réalisation du dispositif comportant deux modules amplificateurs superposés ; • la figure 1 OB : une vue en coupe, du mode de réalisation présenté figure 1 OA.
La figure 2 représente un schéma de principe d'un dispositif selon l'invention comprenant quatre modules amplificateurs combinés 30. Le dispositif représenté comprend deux guides d'ondes de connexion 4 précédés par un diviseur de puissance 27. Le diviseur de puissance 27 permet de diviser un signal hyperfréquence d'entrée 1 en deux composantes 25 se propageant dans les deux guides d'ondes de connexion 4. Le diviseur de puissance 27 peut-être en technologie planaire ou par exemple en guide d'ondes métallique tel qu'un « septum divider », selon la terminologie anglo- saxonne désignant un diviseur constitué d'une entrée et de deux sorties en guide rectangulaire. Généralement dans ce type de diviseur, les deux guides de sortie sont séparés à l'endroit de la division par une fine paroi (le « septum », terme latin) qui peut être métallique ou résistif.
Dans un mode de réalisation, un diviseur 27 en technologie planaire est associé à deux transitions non représentées sur la figure 2, pour assurer le changement de mode de propagation du signal entre une structure planaire et un guide d'ondes de connexion 4. Dans chacun des guides d'ondes de connexion 4, deux éléments de transition d'entrée 5 en technologie planaire permettent de répartir les composantes du signal hyperfréquence d'entrée 25 dans les modules d'amplification 30 comprenant chacun au moins un amplificateur 6. Les signaux ainsi amplifiés sont alors transmis par l'intermédiaire de quatre éléments de transitions de sortie 7 en technologie planaire dans un guide d'ondes de sortie 8 permettant de recombiner le signal hyperfréquence de sortie 26.
La figure 3 représente un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention comprenant un diviseur de puissance 2 dont l'accès s'effectue par une entrée de type micro-ruban. Le diviseur de puissance 2 permet de diviser le signal hyperfréquence d'entré 1 en deux composantes pour illuminer les deux guides d'ondes de connexion 4 rectangulaires à travers les deux transitions 3, 3'. Les signaux se propagent dans les guides d'ondes rectangulaires de connexion 4 à partir des transitions de sortie 3, 3' du diviseur vers des éléments de transitions d'entrées 5 des modules amplificateurs 30. Dans ce mode de réalisation une transition 5 est placé en sortie de chaque guide d'ondes de connexion 4.
Les modules amplificateurs 30 comportent chacun un amplificateur 6, des circuits de polarisations avec des capacités de découplage 10. Les éléments de transitions de sorties 7 assurent l'adaptation électrique entre les modules amplificateurs 30 et le guide d'ondes rectangulaire 8 de sortie Dans un mode de réalisation privilégié, l'axe des entrées et des sorties des deux modules amplificateurs 30 est perpendiculaire à l'axe de propagation du signal hyperfréquence de sortie 26. Cette disposition permet de réduire la longueur des lignes planaires reliant les modules amplificateurs 30 aux éléments de transitions de sorties 7 et aux éléments de transitions d'entrées 6 de manière à ce que la longueur des lignes soit minimale. Les pertes de combinaison et les pertes de division sont ainsi minimisées.
Dans un autre mode de réalisation, le dispositif selon l'invention comporte des éléments de réglage de phase 15 dans les guides de connexion 4 pour contrôler la phase relative entre les signaux 25 se propageant dans les guides d'ondes de connexion 4 de manière à assurer une recombinaison en phase de ces signaux dans le guide d'onde 8 de sortie une fois amplifiés par les modules amplificateurs 30. Cette fonctionnalité permet de minimiser les pertes de combinaison en supprimant les pertes induites par un déséquilibre de phase de signaux combinés.
Dans un mode de réalisation, les éléments de réglage de phase 15 peuvent être réalisés par des éléments diélectriques introduits dans les guides de connexion. Les profondeurs d'enfoncement de ces éléments diélectriques dans les guides de connexion 4 permettent alors d'agir sur les phases des signaux 25 se propageant dans les guides de connexions 4. Dans d'autres modes de réalisation, les transitions peuvent être remplacées par un réseau de transitions et les amplificateurs peuvent être remplacés par un réseau d'amplificateurs.
Par ailleurs, les éléments de transitions peuvent être réalisés avec des lignes à ailettes ou des lignes à fentes associées à des lignes micro-rubans. Plusieurs transitions peuvent être disposées sur un même circuit imprimé de telle manière à réaliser des réseaux de transitions. Les circuits peuvent être réalisés sur des substrats organiques tel que le RO4003™.
Les figures 4A et 4B représentent un mode de réalisation d'un élément de transition sur un circuit imprimé 41 entre deux demi-coquilles 44 formant un guide rectangulaire 49.
Les deux demi-coquilles 44 sont vues en transparence. La figure 4A et la figure 4B montrent respectivement la face supérieure et la face inférieure du circuit imprimé 41. Les plans métalliques 43 et 48 de part et d'autre du circuit imprimé 41 sont reliés par un ensemble de trous métallisés, non représenté sur les figures 4A et 4B, permettant d'assurer la continuité électrique entre les demi-coquilles 44 et 44'. Sur la face inférieure, un rétrécissement progressif de la distance séparant les deux bords intérieurs 45 du plan métallique 48 permet de passer progressivement du mode de propagation dans le guide rectangulaire 49 au mode de propagation fente dans la fente 47. La transition entre le mode fente se propageant dans la fente 47 et le mode micro-ruban se propageant entre la ligne 42 et le plan de métallisation 48 est obtenue grâce à la ligne à fente 50 de longueur λ/4 terminée par un court-circuit et au trou métallisé 46 reliant la ligne 42 et le plan métallique 48.
Dans le mode de réalisation présenté sur les figures 4A et 4B, le circuit imprimé 41 est découpé de façon à supprimer toutes les parties du circuit imprimé conduisant à une dégradation des pertes d'insertion de l'élément de transition et inutile au respect de contraintes électriques et mécaniques des transitions. La découpe du circuit est alors effectuée entre les deux bords intérieurs 45 du plan métallique 48. La figure 5A représente un mode de réalisation de l'invention combinant deux amplificateurs 6. Dans ce mode de réalisation un circuit imprimé 9 est intercalé entre une demi-coquille inférieure 13 et une demi- coquille supérieure 14. La demi-coquille supérieure 14 est vue en transparence sur la figure 5A.
Les demi-coquilles 13, 14 peuvent être réalisées en aluminium avec une finition or. Le circuit imprimé 9 peut être réalisé à partir d'un substrat organique tel que le RO4003™. L'assemblage des deux demi-coquilles 13, 14 et du circuit imprimé 9 forme deux guides de connexion 4 et le guide de sortie 8. Le circuit imprimé 9 comporte un diviseur de puissance 2 en microruban, les transitions de sortie 3 du diviseur de puissance 2, les éléments de transitions d'entrée 5 et de sortie 7 et des plans de métallisations 31. Les plans de métallisation 31 de part et d'autre du circuit imprimé 9 sont reliés par un ensemble de trous métallisés afin d'assurer la continuité électrique entre les deux faces du circuit imprimé qui sont en contact avec les deux demi-coquilles 13, 14. Ces trous métallisés ainsi que les fils permettant de connecter les modules amplificateurs aux éléments de transitions d'entrée et de sortie planaire et aux accès de polarisation ne sont pas représentés sur cette figure ainsi que sur les figures suivantes. Les tensions de polarisation des amplificateurs 6 sont transmises par des accès de polarisation 11 et découplés par des capacités de découplage 10. Deux éléments de réglages de phases 15 permettent de contrôler les phases des signaux combinés dans le guide de sortie 8. Les amplificateurs et les capacités de découplages sont reportés sur un élément à forte conductivité thermique 32, ils forment le module amplificateur 30 pour ce mode de réalisation.
Dans un autre mode de réalisation, le module amplificateur 30 est constitué uniquement de l'amplificateur. Les modules amplificateurs 30 sont alors placés directement en contact avec le corps du dispositif d'amplification, le corps du dispositif comprenant la demi-coquille inférieure 13. Cette disposition présente l'avantage de favoriser les échanges thermiques entre les modules amplificateurs 30 et l'extérieur du dispositif.
La figure 5B est une vue éclatée de dessus du mode de réalisation de l'invention présenté figure 5A avec le circuit imprimé 9, la demi-coquille supérieure 14 équipée des éléments de réglages de phase 15 et la demi- coquille inférieure équipée des modules amplificateurs 30 et des accès de polarisation 1 1. Cette figure montre la simplicité d'assemblage de ce mode de réalisation de l'invention grâce à un empilement des demi-coquilles 14, 15 et du circuit 9 et à la réalisation sur un seul circuit imprimé 9 du diviseur de puissance 2 et des éléments de transition d'entrée 5 et de sortie 7 .
La figure 5C est une vue éclatée de dessous du mode de réalisation de l'invention présenté figure 5A. Elle représente les accès de polarisation 1 1 orientés vers l'extérieur de la demi-coquille inférieure 13, ainsi que le plan métallique inférieur 33 du circuit 9 et les cavités 32 de la demi-coquille supérieure 14 nécessaires pour accueillir les modules amplificateurs 30 et les accès de polarisation 11.
La figure 6A et la figure 6B représentent deux vues éclatées d'un mode de réalisation de l'invention combinant quatre amplificateurs, respectivement une vue de dessus et une vue de dessous. Dans ce mode de réalisation trois circuits 22, 23, 23' deux demi-coquilles 20, 20' et deux grilles 21 , 21 ' sont empilés. L'assemblage de ces éléments forme deux guides de connexion et le guide de sortie. Sur les figures 6A et 6B, une demi-coquille 20', un circuit 23' et une grille 21 ' sont assemblés et les deux demi-coquilles 20, 20' sont équipées des modules amplificateurs 30 et des accès de polarisation 1 1. Les demi-coquilles 20, 20' et les grilles 21 , 21 ' peuvent être réalisées en aluminium avec une finition or. Les circuits 22, 23, 23' peuvent être réalisés à partir d'un substrat tel que le RO4003™. Le circuit 22 comporte un diviseur de puissance 2 en microruban, les transitions de sortie du diviseur de puissance 3 et des plans de métallisation 34, 35. Les circuits 23, 23' comportent les éléments de transitions d'entrée 5 et de sortie 7 et des plans de métallisation 36, 37. Les plans de métallisation de part et d'autre d'un circuit sont reliés par un ensemble de trous métallisés afin d'assurer la continuité électrique entre les deux faces d'un circuit en contact avec les demi-coquilles ou les grilles. Les tensions de polarisation des amplificateurs 6 sont transmises par des accès de polarisation 11 et découplées par des capacités de découplage 10. Dans une variante de réalisation, des éléments de réglages de phases peuvent être rajoutés pour contrôler les phases des signaux combinés dans le guide de sortie.
Dans une autre variante de réalisation, les amplificateurs et les capacités de découplages sont reportés sur un élément à forte conductivité thermique 32, ces éléments formant le module amplificateur pour ce mode de réalisation.
Dans une autre variante de réalisation le module amplificateur peut être constitué seulement d'un amplificateur. Les modules amplificateurs 30 sont placés directement en contact avec le corps du dispositif d'amplification, constitué par les demi-coquilles 20, 20', afin de favoriser les échanges thermiques entre les modules amplificateurs 30 et l'extérieur du dispositif.
La figure 6C et la figure 6D représentent deux vues du mode de réalisation de l'invention assemblé des modes des figures 6A et 6B. La figure
6C représente une vue du côté où se situe le guide de sortie 8 avec les éléments de transition de sortie 7. La figure 6D représente une vue du côté où se situe le diviseur de puissance 2. Ces représentations 6C et 6D montrent les trois circuits 22, 23, 23' les deux grilles 21 , 21 ' et les deux demi- coquilles 20, 20' assemblés avec les accès de polarisation 1 1.
La figure 6E représente une vue en coupe du mode de réalisation de l'invention présentée figures 6C et 6D au niveau du diviseur de puissance 2.
Elle représente le diviseur de puissance 2 suivi en sortie par les deux transitions 3 qui permettent d'assurer l'illumination des guides de connexion
4 par les composantes du signal hyperfréquence d'entrée divisé.
La figure 6F représente une vue en coupe du mode de réalisation de l'invention présentée figures 6C et 6D au niveau des modules amplificateurs. Dans chacun des guides d'ondes de connexion 4, deux éléments de transition d'entrée en technologie planaire 6 permettent de répartir les composantes du signal hyperfréquence d'entrée dans les modules d'amplification 30. Les signaux ainsi amplifiés sont alors transmis par l'intermédiaire de quatre éléments de transitions de sortie en technologie planaire 7 dans un guide d'ondes de sortie 8 permettant de re-combiner le signal hyperfréquence de sortie. Chaque module amplificateur 30 et ses éléments de transitions d'entrée 5 et de sortie 7 en technologie planaire associés sont placé sur un même plan. Les modules amplificateurs 30 sont répartis sur deux plans parallèles, chaque plan comportant deux modules amplificateurs 30.
Dans un mode de réalisation, les éléments de transitions 5 et 7 sont des lignes à ailettes configurées pour assurer l'adaptation électrique entre les guides d'ondes de connexion 4, les modules amplificateurs 30 et le guide d'ondes de sortie 8. L'axe des modules amplificateurs 30 est perpendiculaire à l'axe de propagation du signal hyperfréquence résultant des signaux combinés. Les modules amplificateurs 30 sont placés directement en contact avec le corps du dispositif d'amplification afin de favoriser les échanges thermiques entre les modules amplificateurs et l'extérieur du dispositif grâce à une disposition des amplificateurs en vis à vis. Les modules amplificateurs 30 peuvent être isolés dans des cavités séparées grâce aux plans de métallisation du circuit 22.
Les figures 7A et 7B présentent un autre mode de réalisation de l'invention avec des vues du guide de sortie avec et sans la demi-coquille supérieure. Le dispositif selon l'invention comprend dans ce mode de réalisation des éléments 38 formant une paroi métallique de séparation séparant les deux éléments de transition de sortie 7 du guide d'ondes de sortie 8.
Dans un autre mode de réalisation, la paroi métallique peut être prolongée par une surface résistive afin d'améliorer l'isolation entre les voies amplificatrices combinées. Dans le mode de réalisation présenté sur les figure 8A et 8B, le film résistif 39 est reporté sur un circuit 51 . La demi- coquille supérieure n'est pas représentée sur ces figures. Un circuit 40 de taille identique à celui du circuit 51 sans film résistif est placé en contact avec le circuit 51 afin de symétriser la structure. Les circuits 50 et 51 peuvent être réalisés par exemple en alumine ou en AIN. Dans un autre mode de réalisation représenté sur la figure 9, la surface résistive est directement incorporée dans la paroi séparant les éléments de transitions 7.
Les figures 1 OA et 1 OB représentent un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention combinant deux modules amplificateurs superposés. La figure 1 OA et la figure 1 OB sont respectivement une vue extérieure et une vue en coupe de ce mode de réalisation. Dans ce mode de réalisation, trois circuits 56, 56', 57, deux demi-coquilles 58, 58' et deux grilles 59, 59' sont empilés. L'assemblage de ces éléments forme deux guides de connexion 4, le guide de sortie 8 et un guide d'entrée 55. Les deux guides de connexion sont séparés par des plans de métallisation 53 de part et d'autre du substrat 57. Le circuit 57 comprend également une transition 54 permettant d'assurer l'adaptation entre l'accès microruban du dispositif et le guide d'entrée 55. Les circuits 56, 56' comportent les éléments de transitions d'entrée 5 et les éléments de transitions de sorties 7, les accès de polarisation 1 1 des modules amplificateurs 30 et des éléments de transitions à ligne à ailettes 52. Le diviseur de puissance 27 est réalisé par l'intermédiaire des deux transitions à ligne à ailettes 52 permettant de capter le signal se propageant dans le guide rectangulaire d'entrée 55 et d'illuminer les deux guides de connexions 4 superposés. Deux éléments de réglages de phases 15 permettent de contrôler indépendamment les phases des signaux combinés dans le guide de sortie 8.
Ce dernier mode de réalisation peut-être également implémenté dans le mode de réalisation des figures 6A, 6B, 6C, 6D, 6E et 6F afin de pouvoir contrôler individuellement la phase des signaux se propageant dans les quatre guides de connexions.
La solution proposée dans la présente description permet de combiner deux à quatre modules amplificateurs et voir plus suivant la fréquence de fonctionnement avec :
• de très faibles pertes d'insertion du combineur pour ne pas dégrader le rendement en puissance ajoutée du dispositif ; • une sortie en guide d'ondes rectangulaire pour être directement compatible avec l'interface des circuits placés en aval ;
• une entrée en technologie planaire permettant une meilleur compatibilité avec les circuits placés en amont ; • un espace suffisant autour des amplificateurs pour pouvoir placer les capacités de découplage nécessaires à la stabilité électrique de l'amplificateur ;
• un dispositif permettant facilement de compenser la dispersion de phase de deux modules amplificateurs pour minimiser les pertes de combinaison ;
• une très bonne gestion thermique pour respecter les contraintes spatiales sur les températures de jonction des semi-conducteurs ;
• un encombrement réduit pour minimiser le poids de l'équipement ;
• la possibilité de placer les amplificateurs dans des cavités séparées pour éviter les problèmes de résonances et de couplage ;
• de faibles pertes de division ;
• une facilité d'assemblage permettant d'offrir une solution à bas coûts.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif d'amplification combinant plusieurs modules amplificateurs et fonctionnant dans le domaine des hyperfréquences, caractérisé en ce qu'il comprend :
• un diviseur de puissance (27), ayant une entrée et au moins deux sorties, divisant un signal hyperfréquence d'entrée (1 ) en plusieurs signaux hyperfréquences (25).
• une pluralité de guides d'ondes de connexion (4) aptes à coopérer avec les sorties du diviseur de puissance (27), permettant de propager les signaux hyperfréquences (25) fournis par le diviseur de puissance (27) ; - au moins un élément de transition d'entrée (5) en technologie planaire placé en sortie de chaque guide d'onde (4) de connexion permettant de recevoir le signal hyperfréquence (25) se propageant dans le guide d'onde de connexion (4) ;
• un module amplificateur (30) connecté à chacune des transitions d'entrée (5) permettant d'amplifier le signal reçu par chacune des transitions d'entrée (5) et comportant au moins un amplificateur
(6) ;
• un élément de transition (7) de sortie en technologie planaire connecté à chacun des modules amplificateurs (30) et apte à coopérer avec un guide d'onde de sortie (8) commun à tous les éléments de transition (7) de sortie permettant de combiner les signaux amplifiés issus des modules amplificateurs, ces signaux combinés formant le signal hyperfréquence de sortie (26).
2. Dispositif d'amplification selon la revendication 1 , caractérisé en ce que chaque module amplificateur (30) et ses éléments de transitions d'entrée (5) et de sortie (7) sont sur un même plan.
3. Dispositif d'amplification selon la revendication 2, caractérisé en ce que les modules amplificateurs (30) et leurs éléments de transitions d'entrée
(5) et de sortie (7) sont sur des plans parallèles entre eux.
4. Dispositif d'amplification selon l'une quelconque des revendications 1 à
3, caractérisé en ce que les éléments de transitions (5, 7) sont des lignes à ailettes configurées pour assurer l'adaptation électrique entre les guides d'ondes de connexion (4), les modules amplificateurs (30) et le guide d'ondes de sortie (8).
5. Dispositif d'amplification selon l'une quelconque des revendications 1 à
4, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins deux demi- coquilles extérieures formant une partie du guide de sortie (8), sur lesquelles au moins un module amplificateur (30) est en contact afin de favoriser les échanges thermiques entre les modules amplificateurs (30) et l'extérieur du dispositif.
6. Dispositif d'amplification selon l'une quelconque des revendications 1 à
5, caractérisé en ce que l'axe des modules amplificateurs (30) est perpendiculaire à l'axe de propagation du signal hyperfréquence (26) résultant des signaux combinés.
7. Dispositif d'amplification selon l'une quelconque des revendications 1 à
6, caractérisé en ce que l'entrée du diviseur (27) est en technologie guide d'ondes métallique.
8. Dispositif d'amplification selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'entrée du diviseur (27) est en technologie planaire.
9. Dispositif d'amplification selon l'une quelconque des revendications 1 à
8, caractérisé en ce que les guides d'ondes de connexion (4) et le guide d'ondes métallique de sortie (8) sont des guides d'ondes métalliques rectangulaires ou circulaires.
10. Dispositif d'amplification selon l'une quelconque des revendications 1 à
9, caractérisé en ce que chaque guide d'onde de connexion (4) est équipé d'un élément de réglage de la phase (15) du signal se propageant dans chaque guide d'onde de connexion (4).
1 1. Dispositif d'amplification selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les transitions d'entrée (5) et de sortie (7) associées à un module amplificateur sont réalisés sur un même circuit imprimé.
12. Dispositif d'amplification selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que les éléments de transitions d'entrée (5) et de sortie (7) associées à un module amplificateur (30) et le diviseur de puissance (27) sont réalisés sur un même circuit imprimé.
13. Dispositif d'amplification selon l'une quelconque des revendications de 1 à 12, caractérisé en ce que les transitions de sorties (7) sont séparées à l'intérieur du guide de sortie (8) par une paroi métallique (28).
14. Dispositif d'amplification selon la revendication 13, caractérisé en ce la paroi métallique (28) est prolongée par un film résistif (39).
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