Brevet FR2598034A1 — publié le 19871030

Dispositif à joint tournant hyperfréquence. L'invention concerne un dispositif à joint tournant hyperfréquence. Pour les satellites à défilement, les antennes de télécommunication, via satellite relais, doivent présenter des capacités d'orientation très importantes, typiquement: O 0 r 0 120 (élévation) -0 t 3600 (azimut) L'implantation des équipements électroniques d'émission et de réception s'établit autour de deux types de réalisation: Dans un premier type, le transpondeur hyperfréquence complet est situé derrière l'antenne. Dans un second type, l'utilisation des fréquences intermédiaires permet de ne laisser derrière l'antenne que les éléments de puissance hyperfréquences à l'émission, les récepteurs faibles bruits et les con15 vertisseurs de fréquence à la réception. Dans ces deux types de réalisation, le contr8le thermique est très difficile à réaliser; il grève de manière importante le budget de consommation de puissance du satellite. Pour résoudre ce problème, l'invention permet d'intégrer les 20 équipements électroniques d'émission et de réception sur la plate-forme du satellite, grâce à l'utilisation d'un nouveau dispositif à joint tournant hyperfréquence. Les dispositifs à joint tournant utilisent généralement les propriétés de symétrie de révolution de modes de propagation coaxiale ou 25 cylindrique. De ce fait, ils nécessitent l'utilisation de transitions entre les guides d'accès (entrées/sorties) fonctionnant selon un certain type de propagation (guides rectangulaires, cylindriques) et le joint tournant lui-même. Les conditions d'adaptation font que la bande d'utilisation ne 30 dépasse pas alors un rapport d'environ 1,5. Par contre, le dispositif de l'invention ne présente pas de telles limitation de fréquences. L'invention propose en effet un dispositif à joint tournant hyperfréquence, caractérisé en ce qu'il comprend un guide circulaire principal constitué de deux parties situées dans le prolongement l'une 35 -2- de l'autre et mobiles en rotation l'une par rapport à l'autre autour de leur axe de symétrie, chacune de ces deux parties étant munies d'au moins un accès qui lui est orthogonal et en ce qu'il comprend des moyens mécaniques permettant d'obtenir dans le guide principal une onde à pola5 risation circulaire. Avantageusement l'invention propose un dispositif dans lequel la première et la seconde partie du guide principal sont, toutes deux, munies de deux accès orthogonaux entre eux, un coupleur hybride d'entrée ayant ses deux sorties couplées aux deux accès de la première partie par 10 l'intermédiaire de deux guides, un coupleur hybride de sortie ayant ses deux entrées couplées aux deux accès de la deuxième partie du guide principal, par l'intermédiaire de deux guides. Plus précisément ces deux parties du guide principal ont leur extrémités extérieures qui sont des guides à la coupure pour former des 15 plans de court-circuit, les accès étant respectivement situés, deux à deux, dans des plans distants de longueurs déterminées de ces plans de court circuit. Dans une variante de réalisation, l'invention propose un dispositif dans lequel des filtres passe-bas sont interposés entre les 20 coupleurs hydrides et les accès aux deux parties du guide principal, au niveau de ces accès, et dans lequel deux guides à la coupure sont disposés de part et d'autre du guide principal, chacun de ces guides étant muni de deux accès qui lui sont orthogonaux et qui sont orthogonaux entre eux, un coupleur hydride d'entrée ayant deux sorties couplées aux acces 25 du premier de ces guides, et un coupleur hydrique de sortie ayant ses entrées couplées aux accès du deuxième de ces guides, ce premier et ce second guides étant des guides fermés à leur extrémités libre. Dans une forme de réalisation particulière l'invention propose un dispositif qui comprend un dispositif de jonction muni de part et d'autres de la Jonction - d'une partie corruguée; - d'une transition corruguée-lisse - et d'une partie lisse. -3 Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - La figure 1 représente schématiquement et en vue latérale le dispositif de l'invention; - La figure 2 représente schématiquement et en vue latérale une variante du dispositif de l'invention; - La figure 3 représente une vue partielle en perspective du dispositif représenté à la figure 2; - La figure 4 représente une vue partielle en coupe d'une variante du dispositif de l'invention. Le dispositif de l'invention comprend un guide circulaire principal constitué de deux parties 10 et 11 situées dans le prolongement l'une de l'autre, et mobiles en rotation l'une par rapport à l'autre 15 autour de leur axe symétrie k. Deux accès 12 et 13 à la première partie 10 du guide principal sont orthogonaux à celui-ci et orthogonaux entre eux. Ils sont couplés aux sorties 14 et 15 d'un premier coupleur hybride 18 de valeur de couplage 3dB par l'intermédiaire de deux guides 16 et 17. Ce coupleur 18 20 est relié en entrée à deux guides 19 et 20. Ces deux accès 12 et 13 sont situés à une distance dl d'un plan de court-circuit 21 réalisé par un guide à la coupure. Deux accès 22 et 23 à la deuxième partie 11 du guide principal sont orthogonaux à celui-ci et orthogonaux entre eux. Ils sont connectés 25 aux entrées 24 et 25 d'un deuxième coupleur hydride 26 de valeur de couplage 3dB par l'intermédiaire de deux guides 27 et 28. Ce coupleur 26 est relié en sortie à deux guide 29 et 30. Ces deux accès 22 et 23 sont situés à une distance d2 d'un plan de court-circuit 31 réalisé par un guide à la coupure. Le plan de court-circuit 21 est situé à une distance dl des deux accès 12 et 13 telle que toute l'énergie se propage dans le guide principal de la première partie 10 vers la deuxième partie 11. Par contre, le court-circuit 31 est situé à une distance d2 des deux fentes 22 et 23 telle que toute cette énergie qui provient des fentes 12 et 13 se 35 propage dans les guides 27 et 28. 20 25 35 Au niveau du plan de jonction P, la continuité électrique est assurée de manière classique par contact mécanique au niveau des extrémités en regard des parties 10 et 11 du conducteur principal. Les guides qui effectuent la jonction entre les coupleurs hybrides (18, 26) et le guide principal (10, 11) sont des guides rectangulaires. L'une (19) des deux entrées du coupleur hybride 18 reçoit un signal qui est transmis aux deux guides 16 et 17 et qui, par couplage avec le guide principal par l'intermédiaire des deux accès 12 et 13, permet la transmission dans celui-ci d'une onde à polarisation circulaire. Dans une variante du dispositif de l'invention représentée à la figure 2, on utilise de part et d'autre du guide principal (10, 11), représenté à la figure 1, deux guides à la coupure 35 et 36. De manière analogue au dispositif représenté à la figure 1, deux accès 37 et 38 au guide 35 sont orthogonaux à celui-ci et orthogonaux entre eux. Un coupleur hybride 39, relié en entrée à deux guides 40 et 41, a ses deux sorties reliées à deux guides 42 et 43 qui sont couplés à ces deux accès 37 et 38. De même un coupleur hybride 45, relié en sortie à deux guides 46 et 47, a ses deux entrées reliées à deux guides 48 et 49 qui sont couplés à deux accès 50 et 51 du guide 36, ces deux accès étant orthogonaux à ce guide 36 et orthogonaux entre eux. Les deux guides à la coupure 35 et 36 ont leurs extrémités libres 58 et 59 fermées et situées à une distance des plans des accès (37, 38, et 50, 51) telle que toute l'énergie soit transmise d'une part du coupleur 39, via les accès 37 et 38, vers la jonction, puis de la Jonction vers le coupleur 45, via les accès 50 et 51. L'excitation de l'onde de polarisation circulaire du guide principal (10, 11) se fait sans obstacle dans ce guide principal; il en résulte que si on place quatre filtres (54, 55 et 56, 57) du type passebas qui ramènent un plan de court-circuit dans le plan des accès (12, 13 et 22, 23), on peut utiliser le dispositif pour une autre bande de fréquence telle qu'elle puisse se propager dans un diamètre du guide inférieur au diamètre dans les plans de court-circuits fictifs 21 et 31 qui sont obtenus par des guides à la coupure. Pour l'utilisation aux fréquences supérieures le diamètre des guides 35 et 36 doit donc être inférieur au diamètre du guide à la coupure. Si les filtres passe-bas 54 et 55 présentent des plans de courtcircuit dans les plans des accès 12 et 13, on peut donc avoir un fonctionnement avec une deuxième bande de fréquence. Le fonctionnement du dispositif de l'invention et de sa variante n'a été décrit précédemment qu'en utilisant une entrée de chaque 10 coupleur hybride d'entrée (18, 39) qui correspond respectivement à une seule sortie de chaque coupleur hybride de sortie (26, 45). Mais on peut utiliser, pour chaque coupleur hybrique d'entrée sa deuxième entrée pour véhiculer un second signal à la même fréquence que celui véhiculé par la première entrée. Ainsi avec le dispositif représenté à la figure 1, on peut véhiculer deux canaux à la même fréquence, et avec le dispositif représentée aux figures 2 et 3, deux canaux à une première fréquence, et deux canaux à une seconde fréquence. Le contact électrique entre les deux parties 10 et 11 du 20 conducteur central peut être réalisée à l'aide d'un dispositif de couplage représenté à la figure 4. Ce dispositif de couplage comprend de part et d'autre du plan de couplage P, trois parties: - une partie corruguée (60, 61); - une transition corrugué-lisse (62, 63) - une partie lisse (64, 65). La Jonction électrique dans le plan P se fait au fond d'une corrugation. Un tel type de jonction permet d'obtenir une bonne continuité 30 électrique sans nécessiter un très bon contact mécanique. Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et que l'on pourra remplacer ses éléments constitutifs par des éléments équivalents sans, pour autant, sortir du cadre de l'invention. Il est ainsi possible de décaler les deux accès qui sont couplés au - 6même guide deL.,Xkg étant la longueur d'onde guidée dans ce guide, ce qui permet d'obtenir une meilleur performance de découplage entre ces deux accès. Il est possible d'obtenir, dans le dispositif représenté à la 5 figure 1, une onde polarisée circulairement en n'employant qu'un accès 12 ou (13) en disposant un obstacle polariseur dans la première partie 10 du guide principal. De même l'extraction de cette onde polarisée circulaire peut se faire en utilisant un seul accès 22 (ou 23) après avoir placé un disposi10 tif polariseur dans la seconde partie 11 du guide principal. Dans ce schéma de fonctionnement avec polariseurs, il est immédiat d'étendre les possibilités à deux accès par fréquence en utilisant simultanément les accès 12 et 13 ainsi que 22 et 23. Il est possible de généraliser la transmission de deux fois deux 15 canaux à deux fréquences différentes réalisées par le dispositif représenté à la figure 2, à n fois deux canaux à n fréquences différentes, en réalisant aux extrémités libres du guide central, n fois des Jonctions du type de celles (10, 35 et 11, 36) représentées à la figure 2. 25 35 -7 REVENDICATIONS: 1/ Dispositif à Joint tournant hyperfréquence, caractérisé en ce qu'il comprend un guide circulaire principal constitué de deux parties (10, 11) situées dans le prolongement l'une de l'autre et mobi5 les en rotation l'une par rapport à l'autre autour de leur axe de symétrie ( A), chacune de ces deux parties (10, 11) étant munie d'au moins un accès qui lui est orthogonal, et en ce qu'il comprend des moyens mécaniques permettant d'obtenir dans le guide principal une onde à polarisation circulaire. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens mécaniques destinés à produire la polarisation circulaire comprennent un obstacle disposé dans la première partie (10) du guide principal. 3/ Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ces moyens mécaniques destinés à extraire la polarisation 15 circulaire comprennent un obstacle disposé dans la seconde partie (11) du guide principal. 4/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première (10) et la seconde (11) parties du guide principal sont, toutes deux, munies de deux accès (12, 13 et 22, 23) orthogonaux entre eux, et 20 en ce qu'il comprend un coupleur hybride d'entrée (18) et un coupleur hybride de sortie (26), le coupleur hybride d'entrée (18) ayant ses deux sorties (14, 15) couplées aux deux accès (12, 13) de la première partie (10) par l'intermédiaire de deux guides (16, 17), le coupleur hybride de sortie ayant ses deux entrées (24, 25) couplées aux deux 25 accès (22, 23) de la deuxième partie (11) du guide principal par l'intermédiaire de deux guides (27, 28). / Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux parties (10, 11) du guide principal ont leur extrémités extérieures qui sont des guides à la coupure pour former des plans de court30 circuit (21, 31), les accès (12, 13 et 22, 23) étant respectivement situés, deux à deux, dans des plans distants de longueurs déterminées (dl, d2) de ces plans de court circuit. 6/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5 caractérisé en ce que des filtres passe-bas (54, 55 et 56, 57) sont interposés 35 -8- entre les coupleurs hydrides et les accès (12, 13 et 22, 23) aux deux parties (10, 11) du guide principal, au niveau de ces accès, en ce que deux guides à la coupure (35, 36) sont disposés de part et d'autre du guide principal, chacun de ces guides (35, 36) étant muni de deux ac5 cès (37, 38 et 50, 51) qui lui sont orthogonaux et qui sont orthogonaux entre eux, un coupleur hydride d'entrée (39) ayant deux sorties couplées aux accès (37, 38) du premier de ces guides (35), et un coupleur hydrique de sortie (45) ayant ses entrées couplées aux accès (50, 51) du deuxième de ces guides (36). 7/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier (35) et le second (36) guides couplés au guide principal sont des guides fermés à leurs extrémités libres. 8/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de jonction muni de part 15 et d'autres de la jonction: - d'une partie corruguée (60, 61) - d'une transition corruguée-lisse (62, 63) - et d'une partie lisse (64, 65).