Etude Power Splitter Combiner (Adder).

Transcription

1 Etud plttr Combnr (ddr) Etud Powr plttr Combnr (ddr). chéma d prncp d un splttr d pussanc (Fg.) : port plttr / Combnr port port Fg. plttr Combnr. plttr résstf. Crcut passf consttué d résstancs dntqus montés n étol (ou n trangl, slon ls cas, cf. transformaton trangl étol n fn d documnt), présnté fgur. port port ourc plttr port Fg. plttr résstf. Pour un systèm adapté à 50Ω on prnd 50Ω. Par consdératons d symétr on a : () En applquant l théorèm d Mllman aux ponts, t on obtnt (pour 50Ω) : () + () () + () + (4) Et d après () t (4) on trou : 4 009

2 Etud plttr Combnr (ddr) L ampltud du sgnal récupéré sur ls ports d sort (ports t ) étant la moté d l ampltud présnt sur l port d ntré (port ) on récupèr n sort sur chacun ds ports l quart d la pussanc délré n ntré du splttr ; c qu corrspond à un atténuaton, ou prt d nsrton, d pussanc d 0.log(4) 6 d. D où l nom usul d 6 d pass powr splttr. La band d fréqunc utl a généralmnt du contnu (DC) à qulqus GHz, ll st lmté par ls capactés parasts. L solaton ntr ls sorts st d 6 d, c qu st fabl, t amèn ls utlsaturs à s tournr rs d autrs archtcturs d splttr n foncton d l applcaton consdéré. Utlsaton n combnr. Un splttr résstf st symétrqu t put êtr utlsé n addtonnr ou combnr (cf. Fg. ). port ourc port port Combnr ourc Fg. plttr utlsé n combnr. En applquant l théorèm d Mllman aux ponts,, t, on obtnt (pour 50Ω) : + + () + + () + () 009

3 Etud plttr Combnr (ddr) + d' après () + () + + (4) () + 4 (4) Dans l cas où l port st trmné par un charg adapté à 50Ω (cf. part gauch Fg. 4) on rtrou un archtctur d splttr : (nsrton loss 6d). port port ourc port ourc port port Combnr port Combnr Fg. 4 Trmnason du port par un charg adapté / à la mass. C schéma prmt égalmnt d détrmnr l solaton ntr ls ports t : d après l solaton st d 6 d. Dans l cas où l port st drctmnt ramné à la mass (cf. part drot Fg. 4) on a d après Mlman : (nsrton loss 0.log(9)9,5d). plttr d pussanc à autotransformatur à pont mlu. L splttr présnté fgur 5 prmt d obtnr un prt d nsrton théorqu d d (un améloraton notabl par rapport aux 6 d d un splttr résstf), tout n ayant ds sorts solés. Ls sgnaux d sort ont la mêm ampltud t sont n phas. C st un composant passf qu prmt égalmnt un utlsaton n combnr. L cœur du crcut st consttué d un autotransformatur à pont mlu (partant du pont mlu l y a autant d sprs pour parnr à chacun ds xtrémtés), t d un résstanc ntrn nt (d 00Ω pour un utlsaton ac adaptaton à 50Ω). 009

4 Etud plttr Combnr (ddr) Pour présntr l prncp d fonctonnmnt on supposra qu la sourc délrant la tnson sur l port d ntré st adapté n mpédanc t qu ls dux ports d sorts t sont connctés à ds chargs adaptés à 50Ω (cf. Fg. 5). nt 00Ω plttr Fg. 5 plttr à autotransformatur. Par consdératons d symétr on conclut qu ls tnsons d sort sont égals, t qu ls courants crculant à partr du pont mlu rs ls dux sorts du transformatur sont égaux t notés (d où l courant ntrant par l port ). Dux forcs élctromotrcs d mêm ampltud mas d polartés opposés, notés sur l schéma, sont créés par nducton ntr l pont mlu t ls xtrémtés du transformatur. La dfférnc d potntl étant null aux borns d nt (dans un cas déal) ll n st trarsé par aucun courant. Un rasonnmnt n trms d pussanc (compt tnu du fat qu l n y a pas d pussanc consommé dans nt t n néglgant ls prts du transformatur) prmt d conclur qu la pussanc délré sur chacun ds dux sorts st la moté d la pussanc délré n ntré. C crcut présnt donc bn un prt d nsrton d pussanc d d. Un tl crcut (Fg. 5) dont ls sorts sont adaptés à à un mpédanc d ntré d 5 Ω. Pour pouor êtr utlsé ac un sourc d mpédanc l st nécssar d réalsr un conrson d mpédanc n ntré ac un transformatur d mpédanc. On obtnt alors l archtctur d splttr proposé fgur 6. Un transformatur, T, d rapport d transformaton / (donc d rapport d transformaton d mpédanc / ) st ajouté n ntré ; ans, 009 4

5 Etud plttr Combnr (ddr) l mpédanc d ntré d splttr st doublé pour attndr. L rôl d C st d obtnr un bonn adaptaton d l mpédanc. ourc T T C nt 00Ω plttr T : transformatur d mpédanc (:) T : transformatur à pont mlu (4:) Fg. 6 plttr F adapté à. Isolaton ds sorts. L schéma d la fgur 7 prmt d détrmnr ls proprétés d solaton ds sorts du splttr. On consdèr l apparton d un tnson sur l port, tous ls ports étant adaptés (on a smplfé l schéma n n rprésntant pas T t n consdérant qu l ramèn drctmnt un mpédanc d 5 Ω sur l pont mlu). nt M nt 00Ω ourc 5 Ω M plttr 0 Fg. 7 Isolaton ds sorts

6 Etud plttr Combnr (ddr) On not l courant généré par dans la part supérur du transformatur à pont mlu. C courant ntraîn l apparton d un forc contr élctromotrc ; ctt drnèr créant un flux canalsé par l frromagnétqu du transformatur qu trars la part nférur d T, t cs dux parts ayant l mêm nombr d sprs, l apparaît un forc élctromotrc d mêm alur t d mêm sns (touts dux rprésntés sur l schéma). D où l xstnc d un courant d mêm ampltud mas d sns opposé au courant (cf. dssn). On a alors un courant sortant par. On consdèr mantnant l courant nt trarsant la résstanc nt 00 Ω. Vs-à-s du pont, l crcut comport dux branchs d mpédanc égals à 00Ω : nt d un part, t ls 5Ω ramné à 00Ω par l fft d transformaton d mpédanc d T d autr part. On n dédut nt, t partant par applcaton d la lo ds nœuds n on trou un courant nul trarsant la résstanc d 50Ω qu lu st conncté, d où 0. ns, tout sgnal ntrant par l port n a-t-l aucun réprcusson sur la tnson du port (t c rsa). Ls ports d sorts t sont solés l un d l autr. C st la résstanc nt qu prmt d obtnr ctt solaton. Dans la pratqu, ls ports d sort n sont pas parfatmnt solés, on obtnt un solaton d l ordr d un trntan d d (à notr qu un mauas adaptaton d mpédanc put dégradr sgnfcatmnt l solaton ds ports t ). Utlsaton n combnr. Un powr splttr put êtr utlsé n combnr, la détrmnaton d la tnson d sort put êtr fat à partr d la fgur 7 t n applquant l prncp d suprposton (on supposra qu T n ntrodut pas d non lnéarté). On a sot / c qu condut a M /. D où l xprsson d /. Par applcaton du prncp d suprposton on obtnt donc pour un fonctonnmnt n combnr +. C qu corrspond, dans un cas général, à un prt d nsrton d pussanc d d (la pussanc prdu corrspondant aux prts par ffts Jouls dus aux courants trarsant nt ). ttnton cpndant à dux cas partculrs : - quand t ont la mêm ampltud t la mêm fréqunc, l n y a plus d courant trarsant nt, donc plus d prts, la prt d nsrton st alors null. - quand t ont la mêm ampltud, la mêm fréqunc, mas sont n opposton d phas, on a 0 donc un prt d nsrton nfn

7 Etud plttr Combnr (ddr) Ctt archtctur d powr splttr put êtr utlsé dans ds bands d fréqunc d l ordr d qulqus MHz jusqu aux alntours du GHz. or ls caractérstqus ds composants commrcalsés par mncrcut sur l st wb référncé dans la bblograph. blograph Théorèm d Knnly. r r r Equalnc trangl étol. On démontr : r + + r + + r + + Dans l cas ou, on a r /

8 Etud plttr Combnr (ddr) Impédanc ramné au prmar daptaton d'mpédanc. u u Z u Z m on consdèr un transformatur parfat dont l scondar st chargé par un mpédanc complx Z, on put écrr : U Z.I d où d'après I -I / m t U -m.u (ac m rapport d transformaton) on obtnt : U Z.I ac Z Z / m Tout s pass comm s l génératur almntant l prmar du transformatur état drctmnt rlé à un charg d'mpédanc Z Z / m, c'st l'mpédanc ramné au prmar. Ctt proprété ds transformaturs st parfos utlsé pour réalsr l'adaptaton d'mpédanc n pussanc d'un génératur ac un charg désadapté