Brevet FR2008493A1 — publié le 19700123

i 2008493 la présente invention se rapporte à un système de commutation pour des amplificateurs de puissance à microondes, employés dans un poste au sol d'un système de communication par satellites. Il a été courant dans les systèmes de communication par satel-5 lites de ce genre, que des amplificateurs à puissance élevée ( désignés ci-après sous le nom de HP! ) dans le poste au sol utilisent un agencement auxiliaire à 100 $, composé d'une voie régulière et d'une voie auxiliaire ou de réserve, de sorte que la puissance peut être envoyée à l'antenne par le HPA auxiliaire au 10 lieu du HPA régulier, quand ce HPA régulier est hors de service. Parmi ces agencements auxiliaires, le dispositif dit " système auxiliaire chaud " est courant et, dans ce système, un signal de télévision ( désigné ci-après en abréviation par signal TV ) et des signaux téléphoniques multiplexés ( désignés ci-après en 15 abréviation par signal TP ) sont envoyés en parallèle au HPA régulier et au HPA auxiliaire. Dans une communication par satellites, le "bruit intermodulation dû à la non linéarité des amplificateurs devient plus remarquable avec une augmentation du nombre de signaux à amplifier en 20 commun par un HPA unique. En conséquence, dans l'amplification en commun, le niveau de saturation de puissance du HPA doit être élevé. Cependant, il y a une limite à l'augmentation des valeurs de saturation de puissance du HPA. Egalement, il est peu économique d'employer ce système parce que la sortie du HPA auxiliaire 25 est gaspillée, pour autant que le HPA régulier soit à l'état normal. En conséquence, un objet de la présente invention est de prévoir un système de commutation pour l'amplificateur de puissance à microondes dans lequel le bruit d'intermodulation est réduit 30 de manière marquée, en utilisant le HPA auxiliaire même dans la période de fonctionnement normal du HPA régulier, sans installer de HPA supplémentaire ou sans augmenter la puissance de saturation. Un autre objet de la présente invention est d'améliorer la 35 qualité de transmission de la communication par satellite en réduisant le bruit d'intermodulation. Une exigence fondamentale pour le système de commutation de ce genre est que, dans les communications par satellite, le signal TV et le signal TP peuvent être simultanément transmis et 40 que les HPA régulier et auxiliaire sont préparés à ces deux 69 15494 2 2008493 signaux.En outre, le rétablissement de l'état hors de" service du HPA à l'état normal doit, de préférence, être confirmé par un signal non rayonné. En conséquence, la présente invention vise également à fournir le système de commutation qui satisfasse à ces 5 exigences. Le système de commutation selon des caractéristiques de la présente invention est caractérisé en ce qu'il est adapté aux modes d'amplification individuelle et commune; dans le premier de ces modes, les signaux TV et TP sont séparément amplifiés par 10 les HPA tant que les 2 HPA sont à l'état normal et, dans le dernier mode, les signaux TV et TP sont amplifiés en commun par un des HPA dans la période durant laquelle l'un ou l'autre des HPA est "hors de service. En outre, le présent système est caractérisé par le fait que les HPA sont attribués sous forme de .HPA ré-15 gulier et auxiliaire pour les signàux TV et les signaux TP, dans le cas d'un agencement à amplification individuelle. Les divers objets et caractéristiques de la présente invention seront mieux compris d'après la description détaillée suivante, en relation avec les dessins ci-joints dans lesquels s 20 La figure 1 est un diagramme en bloc d'un système de commu tation classique. La figure 2 est un diagramme en' bloc illustrant un exemple du circuit d'entrée d'un système de commutation selon des caractéristiques de la présente invention. 25 La figure 3 représente sous forme de bloc un exemple de réa lisation de la présente invention; sur les figures 1 à 3 les signaux marqués TV et TP sont successivement TV régulier, TV auxiliaire, TP régulier, TP auxiliaire, et Les figures 4 et 5 représentent sous forme de bloc des modi-30 fications applicables à l'exemple de réalisation de la figure 3. Sur la figure 1 qui illustre un système de commutation classique pour des HPA employés dans le poste au sol d'un système de communication par satellites, HPA^ et HPAg indiquent respectivement les amplificateurs de puissance élevée à microondes,régulier 35 et auxiliaire. Alors que les amplificateurs à puissance élevée sont à l'état normal, les signaux réguliers TV et TP sont envoyés à l'entrée de HPA^ après combinaison par le dispositif de combinaison 3 par l'intermédiaire des commutateurs (par exemple des commutateurs rotatifs à guide d'ondes) 1 et 2 connectés sur le 40 dessin comme on le représente en traits pleins. La sortie ampli- 69 15494 3 2008493 fiée est transmise à une antenne 20 par le commutateur 19 connecté sur le dessin par des traits pleins. Dans le poste au sol ordinaire d'un système de communication par satellites, les signaux auxiliaires sont préparés pour les signaux TV et TP. En d'autres 5 termes, les émetteurs régulier et auxiliaire ( non représentés ) sont préparés à chacun des signaux TV et TP et le même signal est fourni aux deux émetteurs sous forme de signaux réguliers et auxiliaires. La présente invention est appliquée à la partie d'alimentation entre la sortie des émetteurs et l'antenne. Dans cet 10 agencement, les signaux auxiliaires TV et TP de la figure 1 traversent les commutateurs 1 et 2 respectivement et sont combinés par le dispositif de combinaison 4. En conséquence, la puissance combinée est appliquée à l'amplificateur de puissance auxiliaire HPAg et sa sortie est envoyée à la charge fictive E par l'inter-15 médiaire du commutateur 19. Lorsque le HPA-j régulier se dérègle ou esthiasde service, le HPAg auxiliaire peut être mis en fonctionnement avec les commutateurs 1, et 2 et 19 connectés sur le dessin comme on le représente par les lignes en pointillés. Quand les signaux réguliers TV ou TP se dérèglent, les signaux auxi-20 liaires TV ou TP peuvent être appliqués à l'amplificateur de puissance régulier ÏÏPA^ d'une manière semblable par une commutation des commutateurs 1 ou 2. Dans ce circuit, on peut le surveiller par un moyen de surveillance installé à la sortie de chaque HPA pour déterminer si le signal fourni à chaque HPA est dans un 25 état normal ou non et si les HPA sont à l'état normal ou sont hors de service.. Chaque commutateur est commuté suivant l'indication du dispositif de surveillance par un système actionné à la main ou à auto-commande ( non représenté ) auquel le signal de commande est fourni à partir du dispositif de surveillance. 30 Cependant, avec ce circuit de commutation, la puissance est consommée inutilement dans le HPA2 auxiliaire, alors que le HPA^ est en service régulier. Ce circuit n'est pas du tout économique au point de vue de l'utilisation efficace de puissance et du prix de revient de l'installation. En outre, pendant la période de 35 temps pendant laquelle les deux amplificateurs sont à l'état normal, l'intermodulation dominerait dans ce système, puisque le signal TV régulier et le signal TP régulier sont appliqués en commun à l'amplificateur régulier HPA^ à puissance élevée. La figure 2 illustre un exemple d'un circuit d'entrée dans le 40 système de commutation auquel la présente invention est appliquée. 69 15494 4 2008493 Les commutateurs 1 et 2 entraînent la fonction de commutation entre les signaux réguliers et auxiliaires et, en même temps, la fonction de commutation entre une amplification commune et individuelle pour les signaux TV et TP. L'hybride 5 a une configura-5 tion dans laquelle la puissance de microondes fournie à la "borne d'entrée I ou II passe hors des "bornes de sortie III et IV. Dans le système, lorsque les deux amplificateurs à puissance élevée sont à l'état normal, l'amplification individuelle est maintenue, le signal TV passant par le commutateur 1, la résistance varia-10 "ble 9, le commutateur 7, HPA^et le signal TP traversant le commutateur 2, la résistance variable 10, le commutateur 8 et EŒ^. Lorsque l'un ou l'autre des deux HPA est déréglé ou hors de service, l'amplification commune est réalisée de manière telle que les signaux TP et TV, après avoir été combinée par l'hybride 5, 15 pénètrent dans un amplificateur à utiliser entre HPA^ et HPAg par une commutation des commutateurs 7 et 8. Si les résistances variables 9 et 10 ne sont pas comprises, le niveau de puissance d'un des signaux TV et TP à l'entrée du HPA, dans la période d'amplification individuelle, est différent 20 de celui du même signal, dans la période d'amplification commune, d'une valeur égale à la perte dans l'hybride 5. En conséquence, les résistances 9 et 10 sont employées pour compenser la perte dans l'hybride 5, afin d'égaliser les niveaux de puissance à l'entrée du HPA dans les deux cas de l'amplification individuelle et 25 de l'amplification commune. En outre, il peut être surveillé par n'importe quel moyen classique pour déterminer si le signal TV ou TP et si le signal régulier ou auxiliaire sont fournis au HPA. Par exemple, le circuit, de reconnaissance ( non représenté ) , tel qu'une matrice à 30 diode, peut être installé avec un conducteur connecté à chaque commutateur, en plus du circuit selon des caractéristiques de la présente invention. Chaque commutateur est modifié suivant un effet de la reconnaissance et de l'indication de ce dispositif de surveillance, comme on l'a expliqué précédemment. Cependant, ce 35 moyen pour la commutation n'est pas une limitation au domaine delà présente invention. Des modifications semblables peuvent être faites, par les personnes expérimentées dans la technique. Le tableau 1 présente des informations sur les connexions des commutateurs 1, 2, 7 et 8 dans divers états de mesures à prendre 40 par les signaux réguliers TV et TP lorsque le HPA-j ou le HPAg se 69 15494 5 2008493 20 25 30 35 dérègle, alors que le TV et le TP opératoires sont individuellement amplifiés. TABLEAU I 5 Constituant Etat HAP Commutateur Remarques 1 2 1 2 7 8 a N N SL SL SL SL b N E DL DL DL SL Pour remédier au 10 c E S DL DL SL DL TP et au TV d N E SL DL DL * Pour remédier seu e E N * SL * SL lement au TP f H E SL * SL vf Pour remédier seu 15 g E N DL SL * DL lement au TV 40 Note: IT, E, SL et EL signifient respectivement " normal "défectueux "trait plein" et "trait en pointillés";*indique que ni le trait plein ni le trait en pointillés ne conviendra. Même dans ce circuit, dans le cas d'une " amplification unique " où il est suffisant de ne transmettre que le TV ou le TP, le circuit rend possible la réalisation d'un système classique dit auxiliaire chaud, tel que le signal régulier soit appliqué à un seul HPA et le signal auxiliaire à l'autre HPA. Dans ce cas, la puissance d'entrée du signal régulier fournie à un seul HPA est différente de celle fournie à l'autre HPA d'une quantité égale à la perte dans l'hybride 5. En conséquence, les résistances 9 et 10 compensent la perte dans l'hybride 5 afin d'égaliser les niveaux de puissance du signal régulier et auxiliaire aux entrées des HPA. Maintenant, on décrira l'exemple de réalisation typique de la présente invention, en se référant à la figure 3. Dans le circuit de la figure 3, TV et TP sont simultanément transmis. Alors que HPA.| et HPAg sont en service régulier, le signal TV régulier passe à travers le commutateur 1 et est envoyé à la résistance 9 et aux commutateurs 7 et 11, alors que les signaux TP réguliers passent à travers le commutateur 2 et sont envoyés à HPA2 par l'intermédiaire de la résistance 10 de réglage de niveau et des commutateurs 8 et 11. Les sorties de HPA^ et HPA2 fournies à partir des commutateurs respectifs 16 et 17 sont combinées par le dispositif de combinaison d'hybride 18 et transmis à l'antenne 69 15494 6 2008493 20 par l'intermédiaire du commutateur 19. Alors, lorsque HPAg devient défectueux, les commutateurs 1, 2, 7 et 16 sont respectivement commutés vers les lignes en pointillés, les signaux réguliers TV et TP sont combinés par le circuit d'hybride 5 et en-5 voyés à HPA^ par l'intermédiaire des commutateurs 7 et 11. la sortie de HPA est ainsi transmise à l'antenne 20 par l'intermé-1 diaire des commutateurs 16 et 19. Dans ce circuit de la figure 3, les sorties de puissance totale à l'antenne sont les mêmes entre l'amplification individuelle et commune sans les résistances 9 10 et 10, puisque 1'hybride est employé au circuit de sortie pour le HPA, lors de l'amplification individuelle, et au circuit d'entrée lors de l'amplification commune. En conséquence, la valeur du bruit d'intermodulation est faible dans le cas de l'amplification individuelle, parce que les signaux TV et TP sont amplifiés 15 par deux HPA séparés. De la même manière, la même qualité de système que celle dans le système classique d'amplification commune peut être obtenue dans le cas de l'amplification commune, parce que le dispositif de couplage est dérivé et que la perte dans le circuit de sortie est réduite. Comme cela apparaîtra d'après ce 20 qui précède, si seul TV où TP n'est pas transmis, les résistances 9 et 10 ne sont pas nécessaires. De plus, lorsque HPA^ se dérègle, tous les commutateurs 1, 2, 8, 17 et 19 sont commutés vers les lignes en pointillés pour transmettre tous les signaux afin d'atteindre l'antenne 20 par l'intermédiaire de HPAg. Toutes les con-25 ditions pour ce cas restent les mêmes que dans le cas du manque de fonctionnement de HPAg. On notera que le circuit d'entrée de la figure 3 comprend, en plus des constituants de la figure 2, le commutateur 11 pouvant fournir sélectivement les sorties des commutateurs 7 et 8 à HPA-j et HPA2 sans passer par l'hybride 5. En 30 conséquence, un certain genre de dispositif auxiliaire chaud sera réalisé, même dans l'exemple de réalisation de la figure 3, dans laquelle HPA^ et HPAg sont agencés pour servir d'amplificateurs régulier et auxiliaire sans impliquer la perte de 3 cLB dans l'amplification unique. 35 Le tableau 2 représente des informations ou des connexions des commutateurs 1, 2,7,8 et 11 dans le circuit d'entrée de la figure 3 dans divers états pour indiquer les mesures à prendre par les signaux réguliers TV et TP lorsque HPA^ ou HPA2 devient défectueux tandis que TV et TP réguliers sont individuellement amplifiés. 40 Le tableau 3 représente des informations sur des connexions des 69 15494 7 2008493 commutateurs 16, 17 et 19 dans divers états, quant à la sortie du HPA dans le système de commutation de la figure 3. TABLEAU 2 5 10 15 TABLEAU 3 20 ns ti tuant HPA Commutateur Remarques Etat 1 2 16 17 19 a N N SL SL SL Amplification individuelle 25 b H" N SL DL DL HPAp utilisé dans une amplification unique 30 c N N DL SL DL HPA., utilisé dans une amplification unique d e N E F N DL SL SL DL DL DL Tous les cas d'amplification unique, individuelle ét commune. On décrira maintenant une voie dans le présent circuit 35 pour vérifier le rétablissement à partir de l'état déréglé dans l'un ou l'autre des HPA avec le signal non rayonné. Lorsque HPAg est en service régulier et que HPA^ devient défectueux, son rétablissement à l'état normal peut être confirmé en surveillant sa sortie avec un dispositif de surveillance ( non représenté ) 40 qui est connecté à sa borne de sortie, parce que le signal auxi n. Constituant Etat HPA Commutateur Remarques 1 2 1 2 7 6 11 a N N SL SL SL SL SL b N F DL DL DL * SL Pour remédier c F S DL DL * DL SL 'au TP et au TV d ÏT 1 DL KL * DL DL e E N DL DL DL * DL f N F * SL * SL DL Pour remédier g F N * SL * SL SL | seulement au dP H N F SL * SL * SL "lPour remédier i F N SL * SL * DL J seulement au TV" 69 15494 8 2008493 liaire TV est envoyé à HPA^ par l'intermédiaire de la voie en traits pleins des commutateurs 7 et 11. Par suite, les commutateurs sont connectés pour accomplir l'amplification individuelle. Dans la figure 4, qui représente une modification du cir-5 cuit de sortie de l'exemple de réalisation de la figure 3, le circuit représenté a un avantage sur le circuit de la figure 3 du fait que la sortie de puissance de HPA-j et de HPA2 peut être simultanément terminée par les commutateurs 19 et 19' sans réflexion. Ceci est particulièrement utile pour réparer le sys-10 tème d'émetteur lorsque la transmission est interrompue. Dans la figure 5, qui illustre une modification du circuit de sortie de l'exemple de réalisation de la figure 3, on utilise un T magique 6 au lieu des commutateurs et du dispositif de combinaison hybride représenté sur la figure 3. Plus spécifi-15 quement, HPA^ et HPA2 sont respectivement connectés à deux "bras équivalents 21 et 22 du T magique ( entouré par un trait en pointillés ) et l'antenne 20 et la charge fictive 26 sont installées aux extrémités de l'un et de l'autre des bras restants, respectivement. En outre, les obturateurs 23 et 24 sont respec-20 tivement installés entre les extrémités de "bras équivalents et la jonction du T magique, alors que l'obturateur 25 est installé entre la charge fictive 26 et la jonction. Ces obturateurs sont disposés à des longueurs électriques telles qu'ils fonctionnent comme on le mentionnera. Cela revient à dire que HPA^ 25 et HPA2 sont régulièrement séparés si bien que tous les obturateurs sont ouverts et les sorties du HPA sont combinées pour des pertes de puissance égales et transmises à l'antenne. En conséquence, lorsque HPA^ se dérègle, chacun des commutateurs 23 et 25 est court-circuité, alors que 24 est à l'état 30 ouvert. D'autre part, lorsque HPA2 se dérègle, chacun des obturateurs 24 et 25 est court-circuité et 23 est à l'état ouvert. Par suite, la puissance est transmise à l'antenne 20 sans perte ni réflexion sur le T magique. On a décrit précédemment le cas où le T magique est utilisé comme coupleur. Cependant, il sera , 35 évident que tout autre genre de coupleur peut être utilisé pour constituer le circuit d'interruption et de couplage mentionné ci-dessus. Le tableau 4 contient des informations sur le fonctionnement des commutateurs 23,24 et 25 dans-divers états, quant au 40 circuit de la figure 5. 69 15494 5008493 ' TABLEAU 4 5 10 4 rr WUUC • « D À I I 1 III ! I Note : 0 signifie " ouvert ", SH signifie " court-circuit ". Il sera évident que -le circuit de combinaison de la figure 3 peut être seulement alimenté par le signal TV ou TP. 20 Dans ce sens, les signaux désignés par TV et TP peuvent être représentés par les références A et B. On a fait une description de cas où le nombre nécessaire de commutateurs, d'hybrides etc... a été réduit au minimum dans chacun des circuits d'entrée et de sortie. Cependant, on compren-23 dra que ce nombre peut être augmenté arbitrairement. Alors que le coupleur mentionné dans la description a une perte de 3 dB, il apparaîtra qu'il peut être remplacé par d'autres moyens semblables tels qu'un coupleur directionnel. S'il n'est pas nécessaire de prendre en considération la 30 condition de la confirmation du rétablissement à l'état normal à partir de la faute dans l'un ou l'autre des HPA avec le signal non rayonné, ou la nécessité de commutation entre l'état régulier et auxiliaire de chaque signal,- le circuit dans son ensemble deviendra beaucoup plus simple. Plus spécifiquement, les 35 commutateurs 1 et 2 de la figure 3 ne sont pas nécessaires et les signaux n'ont besoin que d'être directement appliqués aux commutateurs 7 et 8 ou à l'hybride 5, etc.. Tous ces circuits modifiés seront compris dans le domaine de la présente invention. Comme cela apparaîtra d'après ce qui précède, tout circuit 40 de commutation appartient à la présente invention pourvu qu'il ^v^Constituant HPA Commutateur Remarques Etat N. 1 2 23 24 25 a TS H 0 0 0 Amplification individuelle b N N SH 0 SH HPAp utilisé dans une amplification unique c rr N 0 SH SH HPA1 utilisé dans une amplification unique d e N E F N 0 SH SH 0 SH SH Tous les cas d'amplification unique, individuelle et commune. 69 15494 10 2008493 puisse réaliser l'amplification commune ou individuelle des signaux A et B par l'utilisation de deux amplificateurs et l'un ou l'autre des deux amplificateurs peut constituer un dispositif régulier ou auxiliaire pour les signaux A et B. 5 La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 69 15494 n 2008493 REVEHMCATIOU Système de commutation à toute épreuve pour des amplificateurs de puissance a microondes, caractérisé en ce qu'il comprend deux amplificateurs de puissance à microondes, dont chacun 5 a une largeur de "bande de fréquences, suffisante pour s'adapter à des premiers et seconds signaux multiplexes; des moyens pour fournir les premiers et seconds signaux séparément aux amplificateurs de puissance; des moyens pour surveiller les amplificateurs de puissance en fonctionnement pour déterminer s'ils sont à l'état 10 normal; des moyens sensibles à la sortie des moyens de surveillance pour commuter ces moyens d'alimentation, afin que les premiers et seconds signaux multiplexés puissent être fournis à un des amplificateurs qui est à l'état normal et des moyens pour fournir des sorties des amplificateurs à une antenne de transmis-15 sion.