Brevet FR2168235A1 — publié le 19730831

La présente invention concerne une source pour antenne de station terrienne de télécommunications pouvant communiquer avec des satellites artificiels et notamment une source apte a faire passer les ondes électromagnétiques de la propagation rayonnée à la propagation guidée et vice-versa, apte également à permettre le pointage précis de l'antenne vers le satellite et à séparer les signaux réception des signaux émission. Il est connu que les sources comprennent des éléments rayonnants constitués d'un cornet disposé au centre d'un réflecteur principal d'une antenne Cassegraîn et dont llouverture débouche sur un réflecteur secondaire lui-même faisant face au réflecteur principal et qu'elles comprennent également des éléments non rayonnants. Parmi ces éléments non rayonnants, on distingue un systeme d'écartométrie précédé d'un extracteur du mode utilisé pour les signaux d'écartométrie nécessaires à la poursuite du satellite, un polariseur transformant, dans. le cas où le satellite émet et reçoit des ondes polarisées circulairement, les ondes de polarisation circulaire en ondes de polarisation rectiligne et vice-versa, un duplexeur séparant les signaux reçus des signaux transmis, recevant les signaux d'émission et transmettant les signaux de réception par des guides rectangulaires permettant la polarisation rectiligne et un amplificateur paramétrique avec son systeme de refroidissement nécessaire pour l'amplification des signaux de réception.Ces dispositifs ont été décrits dans le brevet français 1-~595 075 déposé le 13 décembre 1968 au nom de Jean-Pierre, Raymond POITEVIN. Jusqu a présent les sources ainsi décrites étaient prévues pour fonctionner avec des satellites émettant et recevant des ondes à polarisation circulaire tels que les Intelsat III et Tv. Cependant dans le cas de poursuite avec onde en polarisation linéaire produite par des satellites dont les antennes sont d'un type différent de celui en polarisation circulaire les sources prévues pour la seule polarisation circulaire ne peuvent convenir. Ceci présente I'inconvénient de nécessiter deux stations de caractéristiques différentes pour les communications avec des satellites dont les uns fonctionneraient en polarisation circulaire et les autres en polarisation linéaire.Par ailleurs, les sources prévues pour fonctionner en polarisation linéaire nécessitent à l'heure actuelle deux polariseurs séparés par un joint tournant. Le premier polariseur mobile disposé après le système decartometrie transforme les ondes polarisées linéairement en ondes polarisées circulairement et un polariseur complémentaire fixe disposé avant le duplexeur transforme les ondes polarisées circulairement en ondes polarisées rectilignes. De ce fait, les sources connues à deux polariseurs possedent un grand nombre de circuits de liaison entre les différents organes, ces circuits de liaison étant réalisés en tronçons ou guides d'ondes, coudes et connexions en Té qui rendent le dispositif encombrant et augmentent les pertes des lignes de transmission par suite de leur longueur excessive. La source selon la présente invention remédie à ces inconvénients. Celle-ci en effet peut etre utilisée tant pour la polarisation circulaire que- pour la polarisation rectiligne. De plus, elle se présente sous une forme compacte dans laquelle les amplificateurs paramétriques sont disposés de telle sorte qu'ils sont très proches du cornet ce qui a pour effet de diminuer les pertes de transmission. La présente invention a pour objet une source émettrice et réceptrice pour antenne de station terrienne de télécommunications comprenant dans-l'ordre un cornet apte à émettre des ondes électromagnétiques et à en recevoir, un premier guide relié au cornet, un organe intermédiaire reliant ce premier guide à un deuxième guide rectangulaire et apte à faire correspondre une onde polarisée rectilignement dans un deuxième guide à une onde dans ce premier guide, un duplexeur dont un premier accès est relié audit deuxième guide, un deuxième accus est relié à un amplificateur de réception et un troisième accès apte à être relié à un organe d'émission, ce duplexeur étant apte à transmettre les ondes lui parvenant par ledit troisième accès vers ledit premier accès exclusivement et les ondes lui parvenant par ledit premier accès avec une polarisation rectiligne de direction convenable vers ledit deuxième accès exclusivement, caractérisé par le fait que lesdits premier guide, organe intermédiaire, deuxième guide, duplexeur, amplificateur de réception sont fixés à un berceau apte à tourner autour de l'axe dudit cornet. Un exemple de mise en oeuvre de la présente invention donné à titre purement illustratif et nullement limitatif va être décrit en référence à la figure unique qui représente schématiquement une vue éclatée d'une source de station terrienne enfermée dans un berceau. Sur la figure 1 on voit un cornet 1 lequel est solidaire du réflecteur principal de l'antenne Cassegrain non représentée. Ce cornet de section par exemple circulaire a pour but de rayonner dans l'espace l'énergie qui sort des éléments non-rayonnants ou inversement en réception, de permettre l'acheminement des informations vers leurs canaux respectifs. Le cornet 1 est prolongé caté source par une transition hyperbolique 2 laquelle est un hyperboloide de révolution de même axe que celui du cornet 1. La transition hyperbolique 2 a pour rôle de transmettre les ondes avec des réflexions minimales et un taux de découplage élevé-par rapport aux modes de propagation supérieurs indésirables.La transition hyperbolique 2 pénètre dans un berceau cylindrique 3 métallique dont l'axe de révolution est confondu avec celui du cornet. Le berceau a pour hauteur 4 mètres environ et -pour diamètre 1,5 mètre. Contenant les éléments de la source qui seront décrit ultérieurement le berceau et ces éléments pèsent une tonne environ. Les deux bases du berceau 3 comportent des roulements a bille 4 et 5 permettant la rotation du berceau 3 et du cornet I autour de l'axe de révolution du cylindre contenant le berceau 3. Cette rotation peut être effectuée manuellement ou commandée par un moteur à pas de variation lente. Le berceau 3 présente des panneaux amovibles qui permettent d'accéder à l'intérieur afin d'effectuer les transformations qui s'imposent dans les deux cas de fonctionnement de la source soit en polarisation circulaire soit en polarisation rectiligne. Dans le cas de la polarisation circulaire la transition hyperbolique 2 est reliée à un guide cylindrique 6 dans lequel sont ménagées deux pentes hélicoidales pratiquées diamétralement. Le guide cylindrique 6 permet le passage des modes de propagation TE1 i et TMoI du fait de ses dimensions imposant la fréquence de coupure du guide. Les modes supérieurs ne peuvent pas se propager. Dans le cas de la polarisation circulaire un seul extracteur 7 de mode en l'occurence le mode TMî est nécessaire. Cet extracteur de mode 7 comporte un té magique faisant la somme des signaux en provenance des deux fentes. Le mode TMo1 excite magnétiquement les deux fentes alors que le mode fondamental TE11 ne peut les exciter et se propager le long du guide cylindrique 6. L'excitation du mode TMoi permet de poursuivre le satellite en azimut et en site parce que le satellite vu dans l'axe ne possède pas de composante en mode TMol et que l'énergie est nulle à l'accès différence du té magique. Lorsqu'un dépointage existe un signal apparaît à l'accès différence, résultat de la comparaison des signaux excités par les deux modes TMol créés dans l'extracteur. Ce signal est prélevé par un câble coaxial 8 et envoyé vers les étages de poursuite non représentés. Ceux-ci pouvant être disposés à l'intérieur ou à l'extérieur du berceau 3 et actionnent des moteurs qui pointent l'ensemble de la station en direction du satellite. Dans le cas de la polarisation linéaire il est nécessaire de disposer d'un paramètre supplémentaire afin de réaliser la poursuite du satellite. On prélève les deux premiers modes supérieurs les modes TMoi et TE2I en plus du mode fondamental TE11. Pour cela un deuxième extracteur de mode 7' est disposé en amont du premier extracteur de mode 7. L'extracteur de mode 7' couple le mode TE21 et possède une sortie 8' en cable coaxial. L'extracteur de mode 7 couple le mode TMol tel que ceci a été décrit dans le cas de la polarisation circulaire. Le guide d'onde 6 doit avoir dans le cas de la polarisation linéaire un diamètre plus grand que précédemment afin d'admettre les modes TE11, TMol et TE21 En conséquence, dans le cas de la polarisation linéaire il faut disposer d'une double tête d'écartométrie alors qu'une simple tête suffit pour la polarisation circulaire. Un montage de tête d'écartométrie permet de passer facilement d'un dispositif à l'autre. A la sortie du guide d'onde circulaire 6 est disposé un organe intermédiaire 9 qui peut être soit un tronçon de guide circulaire (cas de la polarisation linéaire) soit un polariseur (cas de la polarisation circulaire). Dans le cas de la polarisation circulaire le polariseur quart d'onde est constitué d'un corps central carré contenant une lame de diélectrique qui confère deux constantes de propagation différentes suivant que le champ électrique de l'onde incidente est normal ou parallèle à la lame. Le polariseur permet de passer du mode TE11 circulaire au mode TE10 carré et vice-versa. Une onde incidente polarisée circulairement est transformée en une onde polarisée rectiligne. Inversement, une onde rectiligne est transformée par le polariseur en une onde circulaire. Dans le cas de la polarisation linéaire cette transformation n'est pas nécessaire et une simple liaison en guide d'onde est suffisante. On peut passer facilement d'un système de polarisation à l'autre en remplaçant le tronçon de guide par un polariseur et vice-versa. A la suite de l'organe 9 est disposé un duplexeur 10 séparant l'émission de la réception. Le duplexeur 10 impose un plan de polarisation par suite de la présence d'une lame court-circuit lorsque le champ électrique est parallèle à cette lame. L'énergie en provenance du cornet parvient aux organes de réception constitués de deux amplificateurs paramétriques 11 et 11' mais ne remonte pas vers l'accès émission 12. L'énergie en provenance de l'accès émission 12 transite dans le duplexeur 10 pour passer dans l'organe 9, mais ne peut parvenir aux amplificateurs paramétriques 11 et 11'. Ceux-ci sont disposés de part et d'autre du duplexeur 10 et sont utilisés l'un comme secours de l'autre. Les deux amplificateurs sont indépendants l'un de l'autre ce qui permet d'assurer la maintenance sans interruption du trafic.Chacun des amplificateurs paramétriques comprend un bloc de réfrigération. Les moyens de commande et de contrôle des amplificateurs sont réalisés à distance grâce à des cables coaxiaux 13 et 13' lesquels sortent du berceau 3. Cette disposition permet la mise en route des amplificateurs, la commutation normal-secours, le contrôle des sous-ensembles et la mesure de la température de bruit. La transition entre le guide rectangulaire émisssion 12 et le guide rectangulaire 14 relié au bras émission du duplexeur 10 est réalisée grâce à un joint tournant 15. Celui-ci tourne autour de l'axe berceau-cornet. Une variation lente portant sur un angle de quelques degrés en une semaine du plan de polarisation rectiligne du satellite peut être rattrapée en faisant tourner le berceau de cet angle. Le duplexeur est alors correctement positionné et l'énergie est maximale à la réception. Bien que le dispositif qui vient d'être décrit pariasse le plus avantageux, on comprendra que diverses modifications peuvent lui être apportées sans sortir du cadre de l'invention, certains des éléments du dispositif pouvant être remplacés par d'autres susceptibles d'y assurer la même fonction technique. Le dispositif, objet de l'invention, peut être utilisé dans tous les cas où doit être assuré le changement de polarisation de circulaire à rectiligne et vice versa. Il s'adapte particulièrement au cas de la polarisation rectiligne. Les applications particulièrement intéressantes concernent les liaisons avec les satellites artificiels. REVENDICATIONS 1/ Source émettrice et réceptrice pour antenne de station terrienne de télécommunications comprenant dans l'ordre un cornet apte à émettre des ondes électromagnétiques et à en recevoir, un premier guide relié au cornet, un organe intermédiaire reliant ce premier guide à un deuxième guide rectangulaire et apte à faire correspondre une onde polarisée rectilignement dans ce deuxième guide à une onde dans ce premier guide, un duplexeur dont un premier accès est relié audit deuxième guide, un deuxième accès est relié à un amplificateur de réception et un troisième accès apte à être relié à un organe d'émission, ce duplexeur étant apte à transmettre les ondes lui parvenant par ledit troisième accès vers ledit premier accès exclusivement et les ondes lui parvenant par ledit premier accès avec une polarisation rectiligne de direction convenable vers ledit deuxième accès exclusivement, caractérisée par le fait que lesdits premier guide, organe intermédiaire, deuxième guide, duplexer, amplificateur de réception sont fixés- à un berceau apte à tourner autour de l'axe dudit cornet. 2/ Source selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit berceau présente la forme d'une enceinte cylindrique de révolution autour de l'axe dudit cornet, lesdits premier guide, organe intermédiaire, deuxième guide, duplexer, amplificateur de réception étant disposés dans cette enceinte et ledit cornet étant fixé à l'extérieur de cette enceinte. 3/ Source selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit organe intermédiaire est amovible. 4/ Source selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le troisième accès dudit duplexeur est relié à une extrémité d'un troisième guide rectangulaire pourvu à son autre extrémité d'un joint tournant autour dudit axe et apte à relier ce troisième guide à un organe d'émission. 5/ Source selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'un système d'écartométrie est disposé dans ladite enceinte, est connecté par son entrée audit premier guide et commande par sa sortie des moyens d'orientation de l'axe de cette enceinte de manière à faire poursuivre par cet axe la direction des ondes parvenant audit cornet.