Coupleur et diviseur RF

Les coupleurs et les diviseurs, également appelés coupleurs et séparateurs, sont des dispositifs et des modules multiports qui combinent ou qui divisent les signaux entre un seul port et les autres ports. Ils incluent les coupleurs actifs, les baluns couplés à un flux, les coupleurs/séparateurs Wilkinson et les coupleurs Doherty.

Les circuits intégrés de coupleurs RF actifs sont disponibles pour des applications telles que la distribution RF dans des modules séparateurs de câbles, les boîtiers décodeurs à plusieurs syntoniseurs et les systèmes de télévision par câble (CATV). Leurs spécifications incluent le gain fixe, l'isolation des ports, la bande de fréquence et un facteur de bruit d'amplificateur afin d'évaluer la dégradation de la qualité du signal. Ces dispositifs sont disponibles avec 2, 3 ou 4 ports de sortie.  Un séparateur balun couplé à un flux passif est un transformateur dont le centre d'enroulement secondaire est relié à la terre. Un signal traversant le bobinage principal entraîne des signaux déphasés de 180^o qui sortent à l'extrémité des bobinages secondaires, relativement les uns aux autres.

Les coupleurs RF construits à partir d'éléments passifs sont des réseaux réciproques utilisables en sens inverse pour diviser les signaux. Ils utilisent des lignes quart d'onde avec des implémentations qui incluent des éléments passifs localisés, des microbandes, des lignes de transmission, des guides d’ondes et des câbles coaxiaux. Un coupleur/séparateur d'alimentation Wilkinson est un dispositif passif à trois ports. Les lignes quart d'onde de deux ports regroupent de manière constructive les signaux sur un port de combinaison mais une isolation est nécessaire en raison de la différence de phase d'une demi-longueur d'onde entre les ports de séparation. Une résistance placée entre les ports du séparateur dissipe la puissance réfléchie en raison de cette différence, ce qui garantit l'isolation des ports.

Les coupleurs Doherty sont destinés à être utilisés avec un amplificateur Doherty – un amplificateur RF conçu pour garantir une amplification efficace, constitué de deux amplificateurs différemment polarisés et installés en parallèle (charge et saturation). Ils se composent de deux lignes décalées et d'un ondulateur à impédance de lignes de transmission de 90 degrés. Le port combiné présente une impédance de 25 W, en raison de la méthode de combinaisons des amplificateurs. Cette impédance est adaptée à 50 W à l'aide d'une ligne de transmission de 35 W agissant comme un transformateur d'impédance de quart d'onde. Celui-ci transforme l'impédance présentée par la charge en double impédance (réciproque) :

Z_in = Z_o²/Z_L

 

Où Z_o = l'impédance caractéristique de 35 W de la ligne quart d'onde

Z_L = la terminaison de 50 W

Parmi les spécifications importantes des coupleurs, il faut citer l'isolation entre les nœuds assurant la division ou la combinaison, l'équilibrage de phase entre les ports, la perte d'insertion (atténuation) entre les ports de séparation ainsi que le port combiné et la correspondance de port exprimés comme perte par réflexion.