Diviseur de puissance

Schéma synoptique

On considère ici les diviseurs de puissance hexapolaires (3 accès).

Cet hexapole adapté à l’accès 1 permet une répartition de l’onde incidente de puissance P_I1 à l’accès j en deux ondes de puissance P_S2 et P_S3 sortant respectivement aux accès k et l.

Pour une excitation par l’accès 1, cette fonction ne présente pas de pertes ; toute la puissance à injectée l’accès 1 ressort sur les accès 2 et 3 :

P_I1= P_S2+ P_S3

Les ondes sortantes aux accès 2 et 3 sont en phase.

Il existe deux grandes familles de diviseurs de puissance :

• Les diviseurs de puissance « en T » : réciproques, non adaptés aux accès 2 et 3, sans pertes quelque soit le port d’excitation.
• Les diviseurs de puissance de Wilkinson. : réciproques, adaptés aux accès 2 et 3, avec des pertes pour une excitation par les accès 2 et 3. L’introduction volontaire de pertes, par le biais d’une résistance additionnelle, permet l’adaptation des trois accès.

Une majorité des diviseurs de puissance répartissent l’énergie incidente à l’accès 1 en deux parts égales sur les accès 2 et 3. Cependant, moyennant le respect de certaines conditions, il est possible d’obtenir des puissances différentes sur les deux sorties.

Remarque : Il existe aussi des diviseurs de puissances à N branches (N>3), cependant leur conception en technologie microruban est très délicate.

Hexapôle réciproque sans pertes, constitué de deux tronçons de lignes quart d’onde à la fréquence f₀, d’impédances caractéristiques Z₂ et Z₃.

Schéma « Ligne » du diviseur de puissance en « T »

 La condition d’adaptation sur l’accès 1 nécessite le respect de la relation suivante :

La condition d’adaptation précédente étant respectée, toute la puissance incidente P_I1 à l’accès 1 entre dans le diviseur. On souhaite répartir la puissance incidente à l’accès 1 sur les accès 2 (P_S2 puissance sortante à l’accès 2) et 3 (P_S3 puissance sortante à l’accès 3) tel que :

Cette répartition de puissance, ainsi que la condition d’adaptation, sont respectées si les lignes quart d’onde présentent les impédances caractéristiques suivantes :

La matrice [S] d’un diviseur de puissance en « T » à la fréquence f₀ est :

Remarques :   – Ce composant décrit par des lignes idéales ne présente pas de pertes

– Il est désadapté aux accès 2 et 3.

– Les accès 2 et 3 ne sont pas isolés : S₂₃ et S₃₂ non nuls.

La jonction à trois branches ainsi que les coudes apportent des perturbations qu’il convient de prendre en compte. Pour ce faire il est nécessaire d’avoir des tronçons de ligne de longueurs L légèrement différentes d’un quart de longueur d’onde à f₀. Au final, pour chaque branche du diviseur les contributions cumulées de la jonction, du coude et de la ligne microruban devront correspondre à une longueur électrique de 90° à f₀.

Ces ajustements de longueurs se font soit manuellement (tuning), soit par une procédure d’optimisation.

W₀, W₂ et W₃ sont les largeurs des lignes microrubans permettant d’avoir respectivement, pour le substrat considéré, des impédances caractéristiques Z₀, Z₂ et Z₃.

Circuits « conducteur » du diviseur de puissance :