Les Principes du Radar

Duplexeur à diodes PIN

Une diode PIN a une impédance interne qui dépend de la tension appliquée, appelée polarisation, à ses bornes. La résistance au passage des micro-ondes passe typiquement de 6 kilo-ohms en polarisation inverse à 5 ohms en polarisation directe. Les diodes PIN peuvent donc être utilisées comme des interrupteurs selon le diagramme simplifié de la figure 1 :

• Cas 1: La polarisation (V_cc) est positive et les deux diodes ont une très faible résistance. La pleine puissance du signal venant du transmetteur peut alors les traverser en direction de l’antenne.
  Cependant, cette faible résistance deviendra très grande après le passage du signal dans la ligne de transmission à impédance ajustée de longueur de λ/4. L’énergie de radiofréquence venant du transmetteur est ainsi confrontée à l’équivalent d’un interrupteur ouvert et sera dérivée vers l’autre branche du circuit qui mène à l’antenne.
  La diode du bas a aussi une faible résistance et servira de mise à la terre pour préserver le récepteur de tout reste de ce signal trop intense qui pourrait y arriver.
• Cas 2: la polarisation (V_cc) est négative et les deux diodes PIN ont une très grande résistance. Le trajet entre le transmetteur vers l’antenne est donc coupé. La diode PIN entre l’antenne et le récepteur a une grande résistance et un faible effet sur l’onde traversant la ligne à transmission vers le récepteur.
  

Les duplexeurs à semi-conducteurs basés sur des diodes PIN sont de plus en plus courants car ils donnent une bonne séparation entre les signaux émis et reçus, la commutation est rapide et ils ont une longue durée de vie. L’ajout d’un limitateur par diode laisse passer les signaux de faible puissance sans atténuation notable et au-delà d’un seuil limite leur amplitude à une constante. Dans le cas de puissances élevées, cet ajout doit être couplé activement au circuit pour minimiser les pertes et avoir une bonne séparation des canaux d’émission et de transmission. Cela complique la conception du circuit et augmente le risque de défaillance catastrophique du récepteur si le circuit du duplexeur se brise. En plus, l’utilisation de puissances élevées abaisse l’isolation des canaux et augmente le temps de commutation. Il faut le plus souvent plusieurs limiteurs en série pour obtenir une bonne isolation.

Le circuit imprimé de la figure 2 sert de commutateur. Il comporte deux diodes PIN, le long d’une ligne à ruban équilibrée, qui permettent la commutation de l’énergie de radiofréquence entre deux chemins, selon la tension appliquée à leurs bornes. Le signal peut aller soit vers une charge fictive ou vers le module de sortie, généralement vers le récepteur.

Charge
fictive

Lignes résonnantes

Coupleur directif

Diodes
PIN

Figure 2 : Duplexeur à diodes PIN et ligne à ruban équilibrée.

Charge
fictive

Lignes résonnantes

Coupleur directif

Diodes
PIN

Figure 2 : Duplexeur à diodes PIN et ligne à ruban équilibrée.

Les diodes PIN nécessitent une tension de contrôle qui est habituellement fournie par le synchroniseur. Ils ont :