Conception
d'Oscillateur à Résonateur Diélectrique DRO
J.M. FLOC'H,
L. DESCLOS
L.C.S.T.,
I.N.S.A. de Rennes
20 avenue des buttes de Coesmes
35043 Rennes France
UPRES-A 6075 du C.N.R.S. " Structures rayonnantes", partenaire du G2RM
Tel : 99 28 65 95 ; Fax : 99 38 62 48 : E mail : Jean-Marie.Floch@insa-rennes.fr
Cette
méthodologie se déroule en six étapes et traite le problème à l'aide d'un
simulateur linéaire.
La topologie
de l'oscillateur est celle de la Fig. 1.

Topologie du
DRO .
1 ) On
choisit et dimensionne le résonateur diélectrique . Il faut ajuster la
position du résonateur par rapport à la ligne microruban (distance d) et
introduire un plan de masse supérieur (distance H).Pour le résonateur, on
utilise généralement les données fournies par le constructeur mais dans ce
cas on est obligé d'utiliser des diamètres standards. Une autre alternative
est d'utiliser les formules de conception données par Kajfez et Guillon [ 6 ].
Cela permet de trouver au mieux le volume du résonateur, mais la difficulté
est de tailler ensuite le résonateur , car le matériau utilisé est très dur
et cette opération nécessite des moyens d'usinage spécifiques . Dans les deux
cas on préférera viser une fréquence plus basse pour se réserver une
possibilité de réglage fin en rapprochant du résonateur le plan de masse
supérieur. Ensuite il faut caractériser, vu à travers la ligne microruban
d'accès, le résonateur de façon à en extraire les valeurs des éléments de
son schéma équivalent.
2 ) On
sélectionne ensuite un dispositif actif capable d'osciller à la fréquence
voulue et de délivrer la puissance nécessaire. Les paramètres S linéaires
petits signaux du dispositif sont extraits de la notice du constructeur.
3 ) On ajoute
alors une contre réaction série pour rendre le cœfficient de réflexion sur
la grille du transistor très supérieur à 1.
4 ) On
réalise un dispositif à un accès comprenant l'élément actif , la contre
réaction et la charge avec lequel on va calculer l’impédance à son port d’accès
(Fig 2 qui est une partie de la Fig 1) .

Figure 2
Réalisation d’une
résistance négative sur la grille
On optimise
Za (w) = Ra (w) + jXa (w) de telle manière que sa partie réelle Ra (w) soit
largement négative et que la variation de sa partie imaginaire Xa (w) près de
la résonance w = wo soit maximum ; on assure ainsi un cœfficient de qualité
élevé.
5 ) On ajuste
la longueur électrique q pour compenser la réactance Xa (w) de l'impédance Za
par Xi ( w ), la réactance d'entrée du résonateur comme le suggère la Fig 3
qui est l’autre partie de la Fig 1. On a alors Xi (w) = - Xa (w).

Figure 3
Compensation
de la partie imaginaire de l’impédance Za.
6 )
Connaissant enfin les conditions précises sur l'entrée du dispositif actif et
l'élément de réaction série, on détermine les éléments du circuit
d'adaptation . Sur un oscillateur ou un générateur, le cœfficient de réflexion
S11 est l' inverse d'un cœfficient de réflexion normal, donc on cherchera un
S11 en dB supérieur à zéro.
On vérifie
enfin que les conditions d'oscillation n'ont pas évolué sur la grille du
transistor, sinon on réoptimise l'ensemble du circuit à partir de l'étape 4
selon l'organigramme présenté ci-après.
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