Brevet FR2591406A1 — publié le 19870612

DISPOSITIF DE RECEPTION SIMULTANEE DE DEUX SIGNAUX HYPERFREQUENCES A POLARISATION CIRCULAIRE DE SENS INVERSES L'invention est relative à un dispositif de réception simultanée de deux ondes à polarisation circulaire (ou elliptique) de sens inverses. Un accord international a prévu que les émissions de télévision transmises par satellite géostationnaire pourraient être effectuées sur 40 canaux de fréquences porteuses comprises entre 11,7 et 12,5 GHz, chaque canal occupant une bande s'étalant sur 27 MHz. Ainsi deux canaux consécutifs peuvent présenter des fréquences qui se recouvrent. Pour éviter les brouillages on prévoit que deux canaux successifs soient transmis par des ondes à polarisations circulaires inverses, l'une étant à polarisation circulaire droite (dextrogyre) et l'autre à polarisation circulaire gauche (lévogyre). Dans une zone recevant deux canaux de fréquences adjacentes il est donc préférable que les dispositifs de réception soient capables de recevoir des ondes polarisées circulairement en sens inverses. Pour minimiser les coûts on prévoit de n'utiliser en général qu'une seule antenne pour recevoir ces signaux, celle-ci étant donc associée à un dispositif de séparation. Un tel dispositif se trouve au voisinage de l'antenne. Il est donc important que son volume soit minimal, d'une part pour minimiser la prise au vent et, d'autre part pour ne pas risquer d'occulter le faisceau reçu. Le dispositif de séparation de l'invention est d'un encombre- ment restreint. Il comprend des moyens à guide d'onde transformant les'ondes à polarisation circulaire en ondes à polarisation rectiligne et il est caractérisé en ce que le guide d'onde a une forme générale exté- rieure sensiblement parallélépipédique, en ce que deux sondes de détection des ondes séparées, à polarisation rectiligne de directions différentes ou de sens opposés, s'étendent perpendiculairement à des faces externes du parallélépipède, et en ce que, contre chacune de ces faces est appliquée une plaquette de circuit imprimé compre- nant, par exemple, un amplificateur, notamment à faible bruit, un filtre, un mélangeur, un oscillateur local et un amplificateur à fréquence intermédiaire. En variante les plaquettes de circuits imprimés sont parallèles auxdites faces externes du parallélépipède et à faible distance de ces dernières. Dans le mode de réalisation préféré le dispositif de séparation comporte un guide d'onde à cavité également de forme parallélépi- pédique séparée en deux parties égales selon sa longueur par une lame conductrice qui présente à son entrée un biseau. Un tel dispositif séparateur est décrit par exemple dans le brevet US 4 126 835. Les ondes à polarisation circulaire dans un sens sont transformées en une onde à polarisation rectiligne de direction perpendiculaire à la lame séparatrice d'un côté du guide d'onde tandis que l'onde à polarisation circulaire de sens opposé est également transformée en une onde à polarisation rectiligne perpen- diculaire à la lame séparatrice mais de l'autre c6té de cette lame. Dans ce cas les deux sondes traversent les faces du guide d'onde parallèles à la lame séparatrice et,.ainsi, les deux plaquettes de circuit imprimé sont appliquées contre deux faces parallèles du parallélépipède rectangle. De plus les deux sondes peuvent être disposées symétriquement par rapport à la lame séparatrice, ce qui tend à réduire l'encombrement dans la direction de propagation de l'onde. Il est préférable que l'oscillateur local soit commun aux deux voies ce qui, comme on l'a constaté, permet d'éviter les interfé- rences qui se produisent quand on prévoit un oscillateur local pour chaque voie, ces oscillateurs locaux n'ayant pas exactement la même fréquence. Si, en plus, on fait appel à un guide d'onde à lame séparatrice, on peut disposer cet oscillateur local commun aux deux voies sur une plaquette de circuit imprimé appliquée contre une face perpendiculaire à celles sur lesquelles sont appliquées les plaquettes de chaque voie. - 2591406 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaî- tront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexes sur lesquels: - la figure 1 est un schéma d'une antenne et d'un dispositif de réception associé, - la figure 2 est une vue en coupe axiale à échelle agrandie du dispositif de réception de la figure 1, - les figures 2 à 2. sont des schémas montrant le fonction- a J nement d'un dispositif de séparation, - la figure 3 est une coupe selon la ligne 3-3 de la figure 2, - la figure 4 est un schéma de circuit du dispositif de réception de la figure 1, - la figure 5 est une coupe selon la ligne 5-5 de la figure 2, - la figure 6 est une vue schématique en perspective cor- respondant à une partie du dispositif de réception de la figure 2, - la figure 7 est une vue en perspective et en coupe d'une partie de dispositif de réception pour une variante, et - la figure 8 est une autre vue en perspective du dispositif de la figure 7. L'exemple qu'on va décrire en relation avec les figures se rapporte à la réception d'émissions de télévision transmises par l'intermédiaire d'un satellite géostationnaire, les signaux de télévi- sion étant portés par des ondes hyperfréquences à polarisation circulaire lévogyre ou dextrogyre. Pour recevoir de telles ondes on prévoit une antenne parabo- lique 10 (figure 1) dont l'axe est dirigé vers le satellite et qui reçoit ainsi les ondes émises par ce dernier pour les réfléchir à son foyer. Un dispositif de réception d'ondes hyperfréquences 11 est donc disposé au foyer de l'antenne parabolique 10. Un tel dispositif 11 comporte un cornet de réception 12 (figu- re 2) constituant l'entrée du dispositif 11. Ce cornet 12 a la forme d'un tronc de cône. Il est prolongé, à l'arrière, par un guide d'onde 13 de section circulaire pouvant contenir un filtre passe-bande ou passe-haut. Ce guide d'onde 13 est raccordé à un guide d'onde 15 de section rectangulaire par l'intermédiaire d'un guide d'onde 14 per- mettant la transition de la section circulaire à la section rectangulaire. Le guide d'onde 15 de section rectangulaire présente, sur une partie de sa longueur, une lame métallique dépolarisante 16 paral- lèle à deux parois 17 et 18 (figure 3) du parallélépipède rectangle que constitue le guide d'onde 15 et à égale distance de ces parois. Le bord antérieur 19 de la lame 16 a une forme générale en biseau (figures 2 et 6) qui permet la dépolarisation: les ondes à polarisation circulaire à droite sont transformées en ondes à polarisation recti- ligne subsistant d'un seul côté de la lame 16, le côté étant fonction du sens (à droite) de la polarisation circulaire. En variante le bord antérieur 19 a une forme en marche d'escalier. Les figures 2a à 2j sont des schémas qui permettent de bien comprendre le rôle dépolarisant de la lame 16 et de son bord d'entrée 19. Une onde à polarisation circulaire (droite ou gauche) peut être décomposée en deux ondes polarisées linéairement (figure 2,) repré- sentées par les deux vecteurs champ électrique EH et E vdont les directions forment entre eux un angle de 2È radians. Le sens de rotation (à droite ou à gauche) de l'onde circulaire dépend du signe du déphasage entre ces deux vecteurs EHet E. Ainsi la propa- gation d'une onde à polarisation circulaire dans le guide d'onde 15 correspond à la propagation de deux ondes à polarisation rectiligne. Les figures 2a à 2d montrent la propagation de la composante de vecteur EH et les figures 2e à 2h montrent la propagation de la composante de vecteur E Les figures 2b et 2f sont des coupes du guide 15 dans une section droite correspondant à la partie antérieure du biseau 19; les schémas des figures 2c et 2g correspondent à des sections droites dans la zone postérieure du biseau 19 tandis que les figures 2d, 2h et 2i correspondent au guide d'onde à l'arrière du biseau 19. 1 - Comme on peut le voir sur les figures 2a à 2d l'effet de la lame 16 sur le vecteur horizontal EH est de le séparer en deux vecteurs EHlet EH2de mêmes sens de part et d'autre de la lame 16. Autrement dit la composante de l'onde d'entrée correspondant au vecteur EH est divisée en deux ondes à polarisation rectiligne en H phase. Par contre l'effet de la lame 16 sur l'onde à polarisation rectiligne verticale E est de transformer cette dernière en deux ondes à polarisation rectiligne horizontale en sens inverses (figu- res 2e à 2h). Ainsi, comme le montrent les figures 2d et 2h, à gauche de la lame 16 on obtient une onde à polarisation rectiligne horizon- tale Eû. en phase avec l'onde EH1. Par contre à droite de la lame 16 l'onde à polarisation rectiligne E' est en opposition de phase avec l'onde à polarisation rectiligne EH2. Dans ces conditions l'onde à polarisation circulaire de composantes E et EV est trans- formée en une onde à polarisation rectiligne E'd'un seul côté de la ----> '-2s'nlatdla- lame 16 (figure 2i), les composantes EH2 et EH2s'annulant de l'au- tre côté. On comprendra aisément qu'une onde à polarisation rectiligne en sens inverse, c'est-à-dire de composantes EH et -EV est trans- formée en une onde à polarisation rectiligne du côté droit de la lame 16. Selon un aspect de l'invention des sondes rectilignes 21 et 22 traversent les parois 17 et 18 perpendiculairement à ces dernières, et donc parallèlement au vecteur champ électrique E Hde chaque côté de la lame métallique 16, à l'arrière du bord en biseau 19. En outre ces sondes 21 et 22 sont alignées, et donc en positions symétriques l'une de l'autre par rapport à la lame 16. La sonde 21 est raccordée, par son extrémité 21a à l'extérieur du guide d'onde 15, à un circuit se trouvant sur une plaquette de circuit imprimé 23 (figures 3 et 5) parallèle à la paroi 17 et à faible distance de cette dernière. En variante la plaquette 23 est appliquée contre la face externe de la paroi 17. De même la sonde 22 est associée à une plaquette 24 de circuit imprimé identique à la 259140-6 plaquette 23 et de position symétrique par rapport au plan de la lame 16. Sur la figure 4 on a représenté, d'une part, le circuit 231 superhétérodyne se trouvant sur la plaquette 23, d'autre part, le circuit 241 sur la plaquette 24 et, d'autre part enfin, l'oscillateur local commun 25 à ces deux circuits qui se trouve sur une plaquette de circuit imprimé 26 (figures 3 et 5) perpendiculaire aux plaquet- tes 23 et 24, c'est-à-dire parallèle à une autre paroi 27 du guide d'onde 15 de section rectangulaire, et à faible distance de cette paroi 27. En variante la plaquette 26 est appliquée contre la face externe de la paroi 27. Pour la liaison (figure 5) de l'oscillateur local 25 commun aux circuits 231 et 241 on prévoit des pontets de liaison, respecti- vement 30 entre la plaquette 26 et la plaquette 23, et 31 entre la plaquette 26 et la plaquette 24. Ces pontets chevauchent des arêtes en contact des plaquettes 23 et 26 et 24 et 26. Le circuit 231 comporte un amplificateur 32 à faible bruit recevant le signal de la sonde 21 et qui est connecté à la première entrée 341 d'un mélangeur 34 par l'intermédiaire d'un filtre passe- bande 33. La seconde entrée 342 du mélangeur 34 est reliée à une première sortie du diviseur de puissance associé à l'oscillateur local 25. La sortie 343 du mélangeur est reliée à la sortie du circuit par l'intermédiaire d'un amplificateur à fréquence intermédiaire FI 35. De même le circuit 241 comporte un amplificateur 36 à faible bruit, un filtre passe-bande 37, un mélangeur 38 dont une entrée est connectée à une seconde sortie du diviseur de puissance associé à l'oscillateur local 25 et un amplificateur à fréquence intermé- diaire FI 39. Dans l'exemple, et comme on peut le voir sur la figure 3, la plaquette de circuit imprimé 23 repose sur une paroi 40 parallèle à la paroi 17 et à faible distance de cette dernière; à cette paroi 40 est associé un capot 41. De cette manière la plaquette de circuit imprimé 23 est enfermée de façon étanche dans un boîtier constitué par la paroi 40 et le capot 41. De même les plaquettes 24 et 26 sont enfermées dans des boîtiers respectifs à paroi de base et capot. L'ensemble des guides d'onde 13, 14, 15 et des plaquettes de circuits imprimés avec leurs boîtiers est disposé dans un autre boîtier de protection 45 (figure 2) formant une seule pièce avec le cornet 12. La disposition de l'invention qui consiste à prévoir des son- des 21, 22 perpendiculaires aux parois 17, 18 et raccordées à des circuits sur des plaquettes 23, 24 parallèles et à faible distance desdites parois 17, 18, ou appliquées contre ces dernières, permet une réalisation compacte d'un dispositif de réception, c'est-à-dire de minimiser le volume occupé par ce dispositif 11. L'avantage qui en résulte est une diminution de la prise au vent et une diminution de risque d'occultation de l'onde provenant du satellite avant sa récep- tion par le dispositif. Dans la variante représentée sur les figures 7 et 8 pour séparer les ondes à polarisation circulaire en sens inverses on ne fait pas appel à un guide d'onde de section carrée mais à un guide d'onde 50 de section circulaire qui est séparé, en direction longitudinale, en deux parties par une paroi 51 présentant une fente allongée 52 selon une direction déterminée. En amont de la fente 52 une sonde 53 traverse la paroi du guide d'onde, avec une direction radiale, et est raccordée à une plaquette de circuit imprimé 54 qui est appliquée contre une face extérieure plane 55 du dispositif 15' de séparation des ondes à polarisation circulaire en sens inverses. La paroi 51 avec sa fente 52 allongée parallèlement à la direction de la sonde 53, constitue un court-circuit pour les ondes à polarisation rectiligne telles que le champ électrique E soit paral- lèle à la sonde. Par contre cette paroi 51 laisse le passage aux ondes à polarisation perpendiculaire. Ainsi une sonde 56 traverse radiale- ment la paroi du guide d'onde 50 dans une direction perpendiculaire à celle de la sonde 53, mais à l'aval de la paroi 51. La partie du guide d'onde 50 qui contient l'extrémité de la sonde 56 est fermée par une paroi d'extrémité 57 constituant un court-circuit pour toutes les ondes, quelle que soit leur polarisation. La sonde 56 est, comme la sonde 53, connectée à un circuit se trouvant sur une plaquette de circuit imprimé 58 appliquée contre une face externe plane 59 perpendiculaire à la face 55. Les circuits sur les plaquettes 54 et 58 sont analogues aux circuits 231 et 241 décrits en relation avec la figure 4. Comme dans cette réalisation on prévoit un oscillateur local commun 25'. Celui- ci est disposé sur une autre plaquette de circuit imprimé 60 rac- cordée aux circuits sur les plaquettes 54 et 58 par des pontets 61 et 62 (figure 8). Le pontet 61 chevauche des bords en contact 54A et 60A des plaquettes 54 et 60; de même le pontet 62 chevauche des bords en contact 58B et 60B des plaquettes 58 et 60. Pour recevoir la plaquette 60 le dispositif 15' présente une face oblique 70 de courte longueur par rapport aux faces 55 et 59 (figure 8) formant une interruption de l'arête 71 commune auxdites faces 55 et 59. Dans l'exemple cette face 70 est inclinée d'environ 45 par rapport aux faces adjacentes 55 et 59. Cette face 70 est à l'intérieur du parallélépipède rectangle que constitue la pièce 15'; la profondeur du retrait est suffisante pour que la plaquette 60 et l'oscillateur 25' ne dépassent pas non plus de ce parallélépipède rectangle, ce qui maintient le caractère compact du dispositif. Le guide d'onde 50 est formé de trois pièces en aluminium moulé, la première 63 se terminant par un nez 64 fermé par la paroi 51 et la seconde, 65, présentant un lamage 66 recevant par un ajustage à force le nez 64. La troisième pièce est le bouchon d'extrémité 57. La réalisation que l'on vient de décrire en relation avec les figures 7 et 8 présente, comme la précédente, l'avantage d'être compacte. Dans les réalisations décrites l'oscillateur local 25 commun aux circuits des deux voies est sur une plaquette de circuits impri- més tandis que les autres éléments de circuits sont sur deux plaquet- tes séparées. D'autres répartitions des éléments de circuits sont cependant possibles. Ainsi dans un exemple l'oscillateur local com- mun 25 et les amplificateurs FI 35, 39 sont sur une même plaquette de circuits imprimés. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réception simultanée d'ondes à polarisation circulaire en sens inverses comprenant des moyens à guide d'onde transformant les ondes à polarisation circulaire en ondes à polari- sation rectiligne, caractérisé en ce que le guide d'onde (15, 15') a une forme générale extérieure parallélépipédique, en ce que deux sondes (21, 22;53, 56) traversent les parois du guide d'onde perpen- diculairement à des faces externes et sont raccordées à des circuits sur des plaquettes de circuits imprimés appliquées contre lesdites faces externes, ou parallèles et à faible distance de ces faces. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il a une forme générale interne parallélépipédique avec une lame dépo- larisante (16) pour effectuer la transformation et la séparation des ondes à polarisation circulaire en sens inverses, cette lame étant parallèle à deux faces internes du guide d'onde et à égale distance de ces dernières, les sondes (21, 22) étant perpendiculaires à ces faces internes. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les sondes (21, 22) sont en alignement l'une de l'autre. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que les circuits comportent un oscillateur local commun (25, 25') disposé sur une plaquette de circuit imprimé sur une troisième face externe du guide d'onde. 5. Dispositif selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que la plaquette de circuits imprimés pour l'oscillateur local com- mun (25) aux deux circuits est sur une face, ou parallèle et à faible distance d'une face, perpendiculaire aux deux faces présentant les plaquettes raccordées aux sondes. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la plaquette de circuits imprimés sur laquelle est disposé l'oscillateur local (25, 25') présente des bords en contact avec des bords cor- respondant des plaquettes des circuits auxquels sont raccordées les sondes, la liaison entre l'oscillateur local commun et les plaquettes de circuits raccordées aux sondes étant effectuée par des pontets de liaison chevauchant les bords en contact. 7. Application du dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes à la réception d'émissions de télévision trans- mises par satellite géostationnaire.