Brevet FR2494942A1 — publié le 19820528

"TETE DE RECEPTION DE TELEVISION" La présente invention concerne une tête de réception de télévision comportant un guide d'onde hyperfréquence couplé à un circuit de conversion de fréquence muni de connexions électriques. En association avec une antenne, la tête de réception de télévision selon l'invention est notamment destinée à capter les émissions TV provenant d'un satellite de télécommunications, par exemple en orbite géostationnaire. Les têtes de réception de télévision connues actuellement, comme celle décrite par John MAGARSHAK dans "Proceedings of the 1979 tnterna- tional Conference on Communications, Boston, Massachussets, 10-13 June 1979", comportent un guide d'onde hyperfréquence qui reçoit, et transmet à un circuit de conversion de fréquence, un signal d'entrée dont la fréquence est d'environ 12 GHz. Ledit circuit de conversion de fréquence comporte, en général, un préamplificateur 12 0Hz à faible bruit, un oscillateur/mélangeur qui transforme le signal d'entrée à 12 0Hz en un signal de sortie dont la fréquence est située autour de 1 GHz, et un amplificateur 1 GHz.Dans l'état actuel de la technique, et afin d'obtenir simultanément performances optimales et coût minimum, les circuits de conversion de fréquence comportent un certain nombre de composants électroniques non encapsulés, notamment des transistors à effet de champ en GaAs utilisés en "puces". Or, ces composants sont particulièrement sensibles aux agents atmosphériques, ce qui ne permet pas d'envisager 1' utilisation des têtes de réception de télévision existantes comme équipements d'extérieur, par exemple pour la réception des émissions Tv par satellites. Le but de la présente invention est de remédier à cet inconvénient. Elle est basée sur l'idée que l'on pourrait protéger le circuit de conversion de fréquence à l'intérieur d'une enceinte hermétiquement fermée. En effet, selon la présente invention, une tête de réception de télévision comportant un guide d'onde hyperfréquence couplé à un circuit de conversion de fréquence muni de connexions électriques est notamment remarquable en ce que le guide d'onde hyperfréquence et le circuit de conversion de fréquence sont enfermés dans une ampoule de verre scellée, vidée de son air et remplie d'un gaz inerte, les connexions de sortie débouchant à l'extérieur de l'ampoule de verre à travers un passage étanche.Cette technologie a l'avantage d'être peu coûteuse et sans inconvénients quant aux performances de la tête de réception de télévision selon l'invention, la Demanderesse ayant montré que le passage direct, à travers l'ampoule de verre, du rayonnement hyperfréquence incident à 12 GHz, n'entraine qu'une très faible atténuation du signal d'entrée, à condition que l'épaisseur de verre ne soit pas trop grande. Ainsi, les composants électroniques du circuit de conversion de fréquence se trouvent à l'abri de l'oxydation et de l'humidité atmosphériques. En outre, l'ampoule de verre constitue une bonne protection mécanique de la tête de réception de télévision selon l'invention. Afin d'augmenter la conductibilité thermique à l'intérieur de l'ampoule, et donc de favoriser l'évacuation vers l'extérieur de la chaleur dégagée par les composants du circuit de conversion de fréquence, il est prévu que le gaz inerte est à une pression supérieure à la pression atmosphérique normale, les composants peuvent ainsi fonctionner à plus basse température, ce qui augmente la fiabilité de la tête de réception selon l'invention. D'autre part, on a avantage à utiliser un gaz à la fois très faiblement réactif et bon marché ; c'est pourquoi, de préférence, le gaz inerte est choisi dans la liste formée par l'azote et l'argon. Dans le but d'assurer le blindage électrique de la tête de réception de télévision selon l'invention, une partie de l'ampoule de erre, partie entourant l'ensemble formé par le guide d'onde et le circuit de conversion de fréquence, porte une métallisation interne. La partie non métallisée de l'ampoule de verre située au niveau de l'entrée du guide d'onde permet le passage, avec une faible atténuation, du rayonnement hyperfréquence incident. Par ailleurs, le circuit de conversion de fréquence se présentant généralement sous la forme d'une plaquette simplement engagée à une de ses extrémités à l'intérieur du guide d'onde hyperfréquence, on prévoit avantageusement que la tête de réception de télévision selon l'invention comporte également des moyens de centrage mécanique du circuit de conversion de fréquence à l'intérieur de l'ampoule de verre. Dans une première forme de réalisation de l'invention, lesdits moyens de centrage mécanique sont constitués par au moins une lamelle métallique munie d'une ouverture dans laquelle le circuit de conversion de fréquence est engagé, ladite lamelle métallique comportant également à sa périphérie des moyens élastiques d'ajustage dans l'ampoule de verre.Outre qu'elle garantit la stabilité mécanique du circuit de conversion de fréquence, la lamelle métallique offre également le double avantage, d'une part, de servir de retour de masse entre la métallisation interne de l'ampoule de verre et le circuit de conversion de fréquence, et, d'autre part, de protéger ledit circuit de conversion de fréquence au moment du scellement de ladite ampoule de verre. Dans une deuxième forme de réalisation de l'invention, lesdits moyens de centrage mécanique sont constitués par un manchon métallique dont une première extrémité est fermée par une paroi munie d'une ouverture dans laquelle le circuit de conversion de fréquence est engagé, tandis qu'à une deuxième extrémité le manchon métallique reçoit le guide d'onde hyperfréquence.Cette dernière disposition présente l'avantage supplémentaire qu'avant le montage dans l'ampoule de verre, des essais et réglages de la tête de réception de télévision selon l'invention peuvent être réalisés dans les mêmes conditions de positionnement mécanique et de blindage électrique qu'après montage dans l'ampoule de verre. L'atmosphère chimiqùement inerte régnant à l'intérieur de l'ampoule de verre permet d'utiliser pour la réalisation du circuit de conversion de fréquence des technologies qu'il serait impossible d'envisager en l'absence de protection. Ainsi, il est prévu que le circuit de conversion de fréquence est un circuit hybride comportant au moins en partie des couches sérigraphiées. Cette technologie a notamment l'avantage d'être moins onéreuse que la technologie dite "en couches minces" utilisée également pour la réalisation des circuits hybrides. De même, on envisage que ledit circuit de conversion de fréquence est un circuit hybride comportant au moins un composant semiconducteur nu disposé sur un film de polyimide muni de pistes métalliques.Cette technologie, avantageuse en ce qu'elle permet de réaliser des liaisons électriques plus tacilement, est rendue possible dans la mesure où le film de polyimide, qui se dégrade rapidement à l'humidité, est protégé de l'atmosphère libre par l'ampoule de verre. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment est réalisée l'invention. La figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'une tête de réception de télévision selon l'invention. La figure 2 est une vue en perspective d'un moyen de centrage mécanique analogue à celui représenté à la figure 1. La figure 3 représente partiellement un circuit de conversion de fréquence coopérant avec le moyen de centrage mécanique de la figure 2. La figure 4 est une vue en coupe, analogue à celle de la figure 1, d'un second mode de réalisation d'une tête de réception de télévision selon l'invention. Une tête de réception de télévision, représentée dans un premier mode de réalisation en coupe à-la figure 1, comporte un guide 11 d'onde hyperfréquence, par exemple en matière plastique métallisée, couplé à un circuit 12 de conversion de fréquence muni de connexions 13 éîedtriques qui, dans le mode de réalisation de l'invention montré à la figure 1, est une prise coaxiale. La transition entre le guide 11 d'onde et le circuit 12 de conversion de fréquence est réalisée à l'aide de tout dispositif connu tel que, par exemple, un dipôle électrique disposé à l'extrémité 14 du circuit 12 de conversion de fréquence engagée dans le guide 11 d'onde. La tête de réception de télévision représentée à la figure 1 est notamment destinée à recevoir les émissions TV provenant d'un satellite de télécommunications, par exemple en orbite géostationnaire. Dans cette application, la tête de réception de télévision selon l'invention est associée, par exemple, à une antenne parabolique, le plan 15 d'entrée du guide 11 d'onde étant alors placé sensiblement dans le plan focal de ladite antenne. Le guide 11 d'onde reçoit, directement à travers l'ampoule 16 de verre, un signal d'entrée d'environ 12 0Hz que le circuit 12 de conversion de fréquence transforme en un signal dont la fréquence est située autour de 1 GHz. Conformément à 1' invention , le guide 11 d'onde hyperfréquence et le circuit 12 de conversion de fréquence sont enfermés dans une ampoule 16 de verre scellée, vidée de son air et remplie d'un gaz inerte, les connexions 13 électriques débouchant à l'extérieur de l'ampoule 16 de verre à travers un passage étanche 17. Ainsi, le circuit 12 de conversion de fréquence se trouve protégé de l'action corrosive des agents atmohphériques. Le scellement et le pompage de l'ampoule de verre sont réalisés par toute méthode connue. Avantageusement, le gaz inerte est à une pression supérieure à la pression atmosphérique normale, ceci dans le but d'augmenter la conductibilité thermique dudit gaz inerte et donc de faciliter l'évacuation de la chaleur dégagée par le circuit 12 de conversion de fréquence afin de permettre aux composants électroniques de travailler à plus basse température. D'autre part, pour des raisons de coût, le gaz inerte est choisi, de préférence, dans la liste formée par l'azote et l'argon. Comme on peut le constater à la figure 1, une partie 18 de l'ampoule 16 de verre, partie entrourant l'ensemble formé, par le guide 11 d'onde et le circuit 12 de conversion de fréquence, porte, selon l'invention, une métallisation 19 interne. Ladite métallisation 19 assure ainsi le blindage électrique de la tête de réception de télévision selon l'invention. La partie 25 non métallisés de l'ampoule 16 de verre, située au niveau du plan 15 d'entrée du guide 11 d'onde permet le passage direct, et avec une très faible atténuation, du rayonnement hyperfréquence incident. D'autre part, afin de garantir la stabilité mécanique du circuit 12 de conversion de fréquence par rapport au guide 11 d'onde, la tête de réception de télévision selon l'invention comporte également des moyens de centrage mécanique du circuit 12 de conversion de fréquence à l'intérieur de l'ampoule 16 de verre. Lesdits moyens de centrage mécanique sont, dans la forme de réalisation particulière représentée en coupe à la figure 1 et en perspective à la figure 2, constitués par une lamelle métallique 20 munie d'une ouverture 21 dans laquelle le circuit 12 de conversion de fréquence de la figure 3 est engagé.La figure 2 montre, en outre, que ladite lamelle mécanique 20 comporte également à sa périphérie des moyens élastiques d'ajustage dans l'ampoules de verre, moyens qui dans l'exemple représenté aux figures 1 et 2, sont des dents 22 rabattues perpendiculairement au plan de la lamelle métallique 20. En plus de sa fonction de centrage mécanique, la lamelle 20 métallique sert de retour de masse entre la métallisation 19 interne de l'ampoule de verre et le circuit 12 de conversion de fréquence ; elle permet d'autre part de proteger ledit circuit de conversion de fréquence au moment du scellement de l'ampoule 16 de verre au niveau du plan 24. Comme on peut le voir à la figure 3, le circuit 12 de conversion de fréquence est un circuit hybride comportant des couches sérigraphiées 31 déposées sur un substrat 32 d'alumine ou en Duroide. Ces couches sérigraphiées sont de préférence en cuivre plutôt qu'en or, car meilleur marché. Le circuit 12 de conversion de fréquence comporte en outre des composants semiconducteurs 33 nus disposés sur un film 34 de polyimide muni de pistes métalliques 35. L'utilisation de ces technologies avantageuses est rendue possible dans la mesure où les couches sérigraphiées et le film de polyimide sont protégés des agents atmosphériques par la capsule de verre. La figure 4 montre une deuxième forme de réalisation de l'invention dans laquelle lesdits moyens de centrage mécanique du circuit 12 de conversion de fréquence sont constitués par un manchon métallique 41 dont une première extrémité 42 est fermée par une paroi 43 munie d'une ouverture 44 dans laquelle le circuit 12 de conversion de fréquence- est engagé, tandis qu'une deuxième extrémité 45 reçoit le guide 11 d'onde hyperfréquence. Ainsi, le circuit de conversion de fréquence et le guide d'onde constituent un ensemble électriquement et mécaniquement solidaire sur lequel il est aisé de réaliser réglages et essais avant montage dans l'ampoule de verre. Dans cette deuxième forme de réalisation de l'invention, la métalisation interne de l'ampoule peut être supprimée car remplacée par le manchon métallique dans sa fonction de blindage électrique. Par ailleurs, il doit être signalé que la forme du guide d'onde dépend de la polarisation de l'onde hyperfréquence incidente. Pour une polarisation linéaire le guide comporte, à l'entrée, une première partie prismatique à base carrée, servant d'adaptation, puis une deuxième partie parallélépipédique de section rectangulaire. Lorsque l'onde incidente est polarisée circulairement, le guide est constitué d'un câhe d'adaptation suivi d'une partie cylindrique dans laquelle est placée une lame de conversion de polarisation diune onde circulaire en onde linéaire. Enfin, dans le but d'éliminer des fréquences parasites, le guide d'onde peut, si on le désire, être muni d'un filtre passe bande. REVENDICATIONS 1. Tête de réception de télévision comportant un guide (11) d'onde hyperfréquence couplé à un circuit (12) de conversion de fréquence muni de connexions électriques (13), caractérisée en ce que le guide (11) d'onde hyperfréquence et le circuit (12) de conversion de fréquence sont enfermés dans une ampoule (16) de verre scellée, vidée de son air et remplie d'un gaz inerte, les connexions électriques (13) débouchant à l'extérieur de l'ampoule (16) de verre à travers un passage étanche (17). 2. Tête de réception de télévision selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz inerte est à une pression supérieure à la pression atmosphérique normale. 3. Tête de réception de télévision selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le gaz inerte est choisi dans la liste formée par l'azote et l'argon. 4. Tête de réception de télévision selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'une partie (18) de l'ampoule (16) de verre, partie entourant l'ensemble formé par le guide (11) d'onde et le circuit (12) de conversion de fréquence, porte une métallisation interne (19). 5. Tête de réception de télévision selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte également des moyens de centrage mécanique du circuit (12) de conversion de fréquence à l'intérieur de l'ampoule (16) de verre. 6. Tête de réception de télévision selon la revendication 5, caractérisée en ce que lesdits moyens de centrage mécanique sont constitués par au moins une lamelle métallique (29) munie d'une ouverture (21) dans laquelle le circuit (12) de conversion de fréquence est engagé, ladite lamelle métallique (20) comportant également à sa périphérie des moyens élastiques d'ajustage dans l'ampoule (16) de verre. 7. Tête de réception de télévision selon la revendicaiton 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de centrage mécanique sont constitués par un manchon métallique (41) dont une première extrémité (42) est fermée par une paroi (43) munie d'une ouverture (44) dans laquelle le circuit (12) de conversion de fréquence est engagé, tandis qu'à une deuxième extrémité (45) le manchon métallique (41) reçoit le guide (12) d'onde hyperfréquence. 8. Tête de réception de télévision selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que ledit circuit (12) de conversion de fréquence est un circuit hybride comportant au moins en partie des couches sérigraphiées (31). 9. Tête de réception de télévision selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que ledit circuit (12) de conversion de fréquence est un circuit hybride comportant au moins un composant semiconducteur (33) nu disposé sur un film (34) de polyimide muni de pistes métalliques (35).