CA1297543C - Amplificateur large bande vhf-uhf perfectionne et dispositif de traitement de signaux incorporant celui-ci, notamment pour signaux de television - Google Patents

Amplificateur large bande vhf-uhf perfectionne et dispositif de traitement de signaux incorporant celui-ci, notamment pour signaux de television

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Abstract

La présente invention concerne un circuit amplificateur large bande de signaux électriques VHF-UHF réalisé de préférence en technologie hybride qui comprend au moins un ensemble amplificateur comportant un étage amplificateur à transistor (T10), non contre-réactionné en courant dans la bande d 'utilisation, et un réseau d'adaptation d'entrée (C20, C30) , une boucle de contreréaction en tension (R10, S10) , agissant sur l'ensemble amplificateur et un réseau d'adaptation de sortie (R40, C50). Le circuit ainsi conçu présente notamment des caractéristiques de bruit, de gain, de linéarité et de niveau de sortie améliorées par rapport aux réalisations antérieures.

Description

~Z~5~3 La présente invention concerne un circuit amplificateur de slgnaux électriques couvrant une large bande prédéterminée de fréquences.
La présente invention concerne plus précisément la transmission et l'amplification de signaux dans les bandes dites VHF-UHF (Very High Frequency - Ultra High Frequency) allant de 40 MHz à 960 MHz.
La présente invention s'applique en particulier à l'amplification de signaux de télévision, dont la largeur de bande couvre, pour chaque canal, plusieurs Megahert~.
L'invention sera decrite par la suite dans le cadre de cette application aux signaux de télévision sans que cette application toutefois puisse etre considérée comme limitative.
D'une façon générale, il serait souhaitable de disposer de circuits amplificateurs large bande opérant dans les bandes VHF-UHF.
On a déjà proposé différents circuits amplificateurs à large bande notamment sous forme de circuits hybrides, adaptés pour la transmission de signaux des bandes VHF-UHF.
De tels circui-ts sont par exemple décrits dans le manuel "Wideband Transistors and Wideband Hybrid ~C Modules", Sept. 81 édité par Philips.
On constate cependant, dans la pratique que les systèmes jusqu'ici proposés ne donnent pas entière satisfaction dans la mesure, en particulier où leur facteur de bruit limlte de facon importante leur u-tilisation dans les dispositifs de réception.
De ce fait, il était nécessaire jusqu'ici, dans la plupart des cas, d'adjoindre un étage supplémentaire à faible bruit, au circui-t précédemment décrit.

~Z~543 La presente invention vient maintenant propose~r un nouveau circuit amplificateur large bande de signaux electriques VHF-UHF qui présente en particulier des caractéristiques de bruit, de gain de transmission, de linéarité et de niveau de sortie, sur toute la bande considéree, nettement améliorées par rapport aux réalisations anterleures.
A cet effet, la presen~e invention propose un circuit amplificateur large bande de signaux electriques et notamment pour bandes VHF-UHF. Le circuit amplificateur est caracterise par le fait qu'il comprend au moins un ensemble amplificateur comportant un etage amplificateur à transistor non contre-reac-tionné en courant dans la bande d'utilisation. Le circuit amplificateur aussi comporte un reseau d'adaptation d'entree connecté
entre l'entrée du circuit amplificateur larye bande et l'entrée de l'étage amplificateur. Une ~owcle de contre-réaction en tension est connecté entre l'entrée du réseau d'adaptation d'entree et la sortie de l'étage amplificateur. Un réseau d'adaptation de sortie est aussi connecté entre la sortie de l'etage amplificateur et la sortie du circuit amplificateur large bande.
Selon l'invention, les reseaux d'entree et de sortie sont adaptes pour favoriser la transmission de signaux electriques des bandes VHF-UHF et attenuer au moins les signaux electriques de frequence inferieure à la bande d'utilisation.
La demanderesse a ainsi remarque qu'en utilisant des etages amplificateurs à transistors non-contre reactionnes en courant, à l'opposé des réalisations antérieures qui proposaient des , ~2975~3 - 2a -contre-réactions sur lesdits étages amplificateurs, et dans la grande majorité des cas ! des contre-réactions simultanément en tension et en cou.rant, les caractéristiques de bruit et de gain des circui-ts amplificateurs étaient très ne-ttement améliorées.
En outre, et surtout le fait d'inclure le réseau d'adaptatlon d'entrée dans la boucle de contre-réaction en tension, selon l'invention, A

~` . ~ ` .

~Z~59~3 perme-t de linéari.ser la réponse ampl:itude/fréquence du circuit amplificateur sur une gamme de fréquences aussi laxge que les bandes VHF-UHF.
Selon une caractéris-tique avantageuse de la présente invention, les transistors des étages amplificateurs sont montés en émetteur commun.
Selon une:autre caractéristique avantageuse de l'invention, le circuit amplificateur comprend un circuit d'adaptation de la sortie constitué d'un réseau parallèle résistance-capacité qui relie le collecteur du transistor à la sortie du circuit amplificateur. Cette disposition permet notamment d'obtenir une bonne linéarité du circuit amplificateur, en optimisant le gain aux fréquences élevées de la bande UHF.
De façon avantageuse, la boucle de contre-réaction en tension et le réseau d'adaptation d'entrée sont adaptés pour fixer en combinaison l'impédance d'entrée du circui.t amplificateur et linéariser la réponse de celui-ci dans la partie inférieure de la bande d'utilisation. L,e réseau d'adaptation de sortie fixe l'impédance de sortie du circuit.
Par ailleurs, de fa~on préférentielle, le reseau d'adaptation d'entrée comprend deux capacités connectées en série entre l'entrée du circuit et la masse, le point commun médian des capacités étant relié à la base du transistor.
La boucle de contre-réaction comprend avantageusement en série une résistance et un self.
~n outre, selon une caracteristique tres importante de la présente invention, le circuit amplificateur préci-té pourra être réalisé en technologie hybride. La réallsation des circuits amplificateurs précités, en technologi.e hybride, comme cela est proposé par la Demanderesse, permet en particulier de résoudre, avec une bonne ,:-,.,-7S~3 rep~oductibilité, les problèmes ~e bruit, de gain et de niveau de sortie ~usqu'ici posés avec les circuits amplificateurs classiques, tout en conservant une bonne linéarité de la réponse amplitude/fréquence.
Enfin, on remarquera que la présente inven-tion concerne également les dispositifs de traitement de signaux électriques, en particulier des dispositifs de réception, par exemple de signaux de télévision, qui comprennent au moins un circuit amplificateur du type précité.
D'autres caracteristiques et avantages de la presente invention appara~tront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif, sur lesquels;
la Figure 1 illustre l'éta-t de la technique;
la Figure 2 représente le schéma général d'un circuit amplificateur conforme à la présente invention, la Figure 3 représente en trait plein un graphe illustrant le gain (mesuré en dB) en fonction de la fré~uence exprimée en MHz d'un circuit amplificateur conforme à la presente invention et représente en traits interrompus un graphe semblable obtenu avec un circuit amplificateur classique.
Les circuits amplificateurs classiques représentés sur la Figure 1 annexée, qui illustre l'état de la technique comprennent généralement un transistor amplificateur Tl dont la base reçoit le signal à amplifier par l'intermédiaire d'un condensateur de liaison d'entrée Cl.
L'émetteur du transistor Tl est relié à la masse du montage par l'intermédiaire d'une résistance Rl formant contre-réaction en courant.
Le collecteur du transistor Tl est xelié à une .
, .

~2~S~3 borne d'alimen-ta-tion positive ~Vcc par l'in-termédiaire d'une résistance de chaxge R2 qui fixe le courant de polarisation du transistor Tl, en combinaison avec une résistance R3 de polarisation, de forte valeur, reliant le collecteur et la base du transistor Tl.
Le signal amplifié est prélevé sur le collecteur du transistor Tl par l'intermediaire d'un condensateur de liaison C2.
Enfin, une boucle de contre-reaction en tension est branchee en parallèle sur la résistance R3 entre le collecteur et la base du transistor Tl.
Cette boucle de contre-réaction comprend en série, comme représenté sur la Figure 1, une résistance R4 de faible valeur - 220~ par exemple, un self Sl et un condensateur C3.
Un grand nombre de ces circuits a déjà été
utilisé.
L'amplificateur conforme à la présente invention représenté sur la E'igure 2 est destlné à
amplifier des signaux des bandes VHF-UHF appliqués sur l'entrée référencée 10 et représentée sur la gauche de la figure 2, les signaux amplifiés par le clrcuit étant prélevés sur la sortie référencée 20 et représentée sur la droite de la Figure 2. Bien entendu, les connexions d'ent:rée 10 et de sortie 20 seront de préférence réalisées par câble coaxial.
D'une facon générale, on reconnaît sur la Figure 2, un étage amplificateur comportant un transistor Tlo. Plus précisément, on aperçoit sur la Figure 2 un réseau d'adaptation d'entrée formé, selon le mode de réalisation représenté, de deux P s érencées C20, C30 connectées en série entre l'entrée du montage et la masse~ Plus précisément encore, las capacités C20 et C30 sont reliées à l'entrée 10 du circuit par l'intexmédiaire d'une capacité de liaison d'entree ,~`?.
i ~`

~Z917541;~

- 5a -C10. Le point commun aux deux capacités du réseau d adaptation C20, C30 est relié à la base du transistor T1o. Le filtre d'entxée ainsi formé par les capacités C20 et C30 permet d'éliminer les S frequences inferieures à la bande utilisee et d'autre part contribue à linéariser la réponse amplitude/fréquence et à fixer l'impédance d'entrée de l'ampli.ficateur dans toute la bande. Le transistor Tlo est :

~ 75~3 mont~ en ~metteur commun, ledit ~metteur étant connect~
directement ~ la mass~e. Comme cela a ~t~ pr~c~demment ~voqu~, ceci apporte comme avantage une augmentation importante du gain de l'~tage ainsi qu'une am~lioration très sensible du facteur de bruit par rapport aux pro-positions ant~rieures dans lesquelles les transis~ors étaient contre-r~actionn~s en courant.
Une r~sistance de polarisation R~o de tr~s forte valeur est ~ranch~e entre le collecteur la base du transistor T10.
La contre-r~action en tension,due ~ la r~sis-tance R20 de très forte valeur,est tout à fait n~gli-geable. Par contre, l'ensemble s~rie r~sistance R10, self S10 représent~ sur la figure 2 connect~ entre le collecteur du transistor T1o et le point commun des capacit~s C10, C20 apporte une contre-réaction de tension au travers du r~seau d'entrée C20, C30 plus particulièrement aux fréquences comprises dans la bande VHF. Dans la bande UHF, la présence de S10 permet de lin~ariser la r~ponse amplitude-fréquence de l'ampli~
ficateur, et contribue ~ l'adaptation des imp~dances d'entr~e et de sortie de l'ampliflcateur.
Enfin, le r~seau d'adaptation de sortie cons-titué de la résistance R40 en parall~le avec la capa-cit~ C50 cunnect~ entre le collecteur du transistor T10 et la sortie 20 de l'amplificateurt par l'inter- -m~diaire d'une capacité de liaison de sortie C60 en série, contribue ~ linéariser la r~ponse amplitude-fr~-quence de l'amplificateur et ~ adapter l'imp~dance de sortie dans la bande d'utilisation.
Les capacit~s C10 et C60 de forte valeur servent isoler l'amplificateur en entr~e et en sor~ie.
La r~siskance R30, qui charge le collecteur du transistor T10, et relie celui-ci ~ la tension positive d'alimentation ~Vcc, en association avec la r~sistance R20 fixe le courant de polarisa ion du transi~tor.

- ~Z~7S43 "~

La tension positive d'alimentation +Vcc est d~coupl~ ~ la masse gr~ce ~ une capacité C40.
En raison de la structure du circuit propos~, ~ ment selfique S10 présente une in~w~u~e relati-vement faible ce qui autorise la r~alisation de cet ~l~ment selfique sous forme de circuits imprimes. De ce fait, selon une caract~ristique tr~s importante de la pr~sente inventiOn~ le circuit amplificateur peut ~tre r~alis~ sous forme de technologie hybride. Outre des caract~ristiques de gain et de linéarité exception-nelles, la présente invention permet ainsi ~'obtenir un acteur de bruit et un niveau de sortie très proches de ceux annoncés par les constructeur~ pour les transis-tors.
Les domaines d'application du circuit amplifi~
cateur conforme ~ la présente invention sont notamment la réception et le traitement des signaux des bandes VHF-UHF (40-960 MHz).
Selon un mode de r~alisation particulier, non limitatif, ~ un étage amplificateur d'un circuit ampli-ficateur conforme à la pr~sente invention :
- le translstor T10 est du type BFR 91A ou BFR 93A com mercialis~ par RTC, - les condensateurs C10 ~ C60 ont les valeurs suivantes :
C10~ C40 et C60 - 1000 pF, 20 15 pF, 30 = 2,7 pF, C50 4,7 pF
- les r~sis~ances Rlo ~ R40 ont les valeurs suivantes :
R1o = 470Q
R = 18KQ
R30 = 1K~
R40 = 47Q.

~9~S43 Ce circult amplificateur a permis d'obtenir les performances suivantes :
- gain : 10 dB - tdB dan~ la band~ 40- 960..~'.1z (comme cela est repr~sent~ sur la figure 3), - facteur de bruît : F 3dB dans la bande 100-960 ~IHz, ~ niveau de sortie : 107 dB~V a -52dB d'intermodula-tion d'ordre 3 ~mesur~ ~ 3 porteuses dont 2 att~nu~es de 6d3).
~ien entendu, la pr~sente invention n'est pas limit~e au mode de réalisation d~crit mais s'étend ~
toute variante conforme ~ son esprit, en particulier on notera qu'un nombre d'étages sup~rieur ~ un est susceptible d'être retenu.

Claims (10)

1. Circuit amplificateur large bande de signaux électriques, notamment pour bandes VHF-UHF, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins:
- un ensemble amplificateur comportant un étage amplificateur à transistor non contre-réactionné en courant dans la bande d'utilisation, et - un réseau d'adaptation d'entrée connecté
entre l'entrée du circuit amplificateur large bande et l'entrée de l'étage amplificateur, - une boucle de contre-réaction en tension connectée entre l'entrée du réseau d'adaptation d'entrée et la sortie de l'étage amplificateur, et - un réseau d'adaptation de sortie connecté
entre la sortie de l'étage amplificateur et la sortie du circuit amplificateur large bande.
2. Circuit amplificateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits réseaux d'entrée et de sortie sont adaptés pour favoriser la transmission de signaux électriques des bandes VHF/UHF et atténuer au moins les signaux électriques de fréquence inférieure à la bande d'utilisation.
3. Circuit amplificateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le transistor de l'étage amplificateur est monté en émetteur commun.
4. Circuit amplificateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le réseau d'adapation de sortie comprend un réseau parallèle résistance-capacité qui relie le collecteur du transistor à la sortie du circuit amplificateur.
5. Circuit amplificateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la boucle de contre-réaction en tension et le réseau d'adaptation d'entrée sont adaptés pour fixer en combinaison l'impédance d'entrée du circuit amplificateur et linéariser la réponse de celui-ci dans la partie inférieure de la bande d'utilisation.
6. Circuit amplificateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le réseau d'adaptation de sortie est adapté pour fixer l'impédance de sortie du circuit amplificateur et linéariser la réponse de celui-ci dans la partie supérieure de la bande d'utilisation.
7. Circuit amplificateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le réseau d'adaptation d'entrée comprend deux capacités connectées en série entre l'entrée du circuit et la masse, le point commun médian des capacités étant relié à la base du transistor.
8. Circuit amplificateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la boucle de contre-réaction comprend en série une résistance et un self.
9. Circuit amplificateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est réalisé en technologie hybride
10. Dispositif de traitement de signaux électriques, en particulier dispositif de réception, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un circuit amplificateur conforme à l'une des revendications 1, 2 ou 3.
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