Brevet FR2622054A1 — publié le 19890421

La présente invention concerne un duplexeur à large bande pour radiophonie. On sait que les duplexeurs permettent le fonctionnement simultané d'un émetteur et d'un récepteur avec une même antenne, sans qu'ils se perturbent réciproquement. Ils présentent deux caractéristiques principales - minimiser les pertes dans la voie émetteur-antenne, respectivement dans la voie antenne-récepteur, ceci dans la bande émission, respectivement dans la bande réception, - réaliser une atténuation très importante du signal à radiofréquence (RF) en émission à l'entrée de l'étage d'amplification RF du récepteur, pour éviter une surcharge de cet étage, qui entraînerait une désensibilisation du récepteur. Le duplexeur selon l'invention est notamment utilisable dans un système de radiotéléphonie qui est mis en oeuvre en France sous le nom "Radiocom 2000", et qui est décrit dans un article de la revue "Commutation dc Transmission" N" 2-1985 sous le titre "Radiocom 2000, Réseau Multiservices de Radiotéléphonie", signé J. Gueugniet et P. Duplessis. Un tel système de radiotéléphonie, de type cellulaire et décentralisé, comporte plusieurs relais fixes faisant chacun fonction d'émetteur-récepteur radio, accordés sur une première fréquence dite voie balise et sur une pluralité de fréquences dites voies de trafic, et d'unité d'exploitation directement raccordée au réseau téléphonique public commuté, et une pluralité de postes mobiles tels que les radiotéléphones de véhicules. De façon générale, un tel système fonctionne dans la bande des fréquences UHF/VHF, chaque relais couvrant une zone typiquement en forme de cercle de l'ordre de 15 à 30 km de rayon environ en fonction de l'environnement. Chaque poste téléphonique mobile comprend une logique de commande, un interface avec l'usager et un émetteur-récepteur radio piloté par un synthétiseur de fréquences. On connaît des duplexeurs classiques comprenant soit des filtres passe-bas et passe-haut conjugués, soit des filtres passe-bande couplés. Ces duplexeurs sont principalement prévus pour les dispositifs dans lesquels les bandes émission et réception sont relativement étroites par rapport à l"'écart duplex", c'est-à-dire la différence entre les plus basses (ou les plus hautes) fréquences d'émission et de réception. ils ne conviennent donc pas pour des systèmes de type "Radiocom 2000" dans lesquels les largeurs des bandes émission et réception sont relativement importantes et l'écart duplex est assez faible. Typiquement, dans un tel système, les bandes émission et réception ont une largeur de 3,2 MHz, avec un écart duplex normalisé de 4,6 MHz, la différence de fréquence entre la plus basse fréquence de réception et la plus haute fréquence d'émission étant égale à 1,4 MHz seulement. Un duplexeur conçu pour un tel système doit comporter un filtre comprenant au moins 12 cavités avec un facteur de qualité supérieur à 500. Les problèmes pratiques de dimensions et les difficultés mécaniques et de stabilité entraînés par un tel duplexeur conduisent à rechercher une autre solution. On connaît des duplexeurs utilisant un circulateur et un filtre de réception à accord variable électroniquement. Le circulateur à ferrite permet déjà une isolation entre la voie émetteur-antenne et la voie antenne-récepteur d'environ 20 dB, avec des pertes très faibles sur les deux voies. Le découplage supplémentaire nécessaire est donné par le filtre de réception. Si le filtre de réception présente une bande plus étroite, on peut obtenir la réjection du signal d'émission avec une structure raisonnable (quatre ou cinq cavités). De tels systèmes sont utilisés pour les tuners des postes récepteurs de télévision ou de radio à modulation de fréquence. Ces tuners comprennent généralement des diodes dites varicap (diode formant condensateur dont la capacité change en fonction de la tension appliquée entre ses bornes) qui permettent de faire varier l'accord en fonction de la fréquence de réception. Ces diodes varicap ont une tension maximale de polarisation de l'ordre de quelques Volts. Cependant, un tel système comprenant des diodes varicap n'est pas utilisable pour un système de radiotéléphonie du type "Radiocom 2000", car l'amplitude du signal d'émission est du même ordre de grandeur que celle de la tension maximale de polarisation des diodes varicap. L'invention a pour but de proposer duplexeur qui permet de pallier à ces inconvénients. L'invention concerne donc une cavité à accord commutable pour filtre passe-bande, notamment pour duplexeur équipant les systèmes de radiotéléphone fonctionnant en VHF, qui est constituée par un circuit oscillant notamment du type hélice, accordé sur une première fréquence. Selon l'invention, elle comprend en outre au moins un deuxième circuit incluant en série une bobine couplée à la bobine du circuit oscillant, un condensateur de découplage et une diode dont la polarisation est commandée par un circuit d'alimentation en tension continue de telle manière qu'en fonction de la polarisation de la diode, la fréquence d'accord de la cavité est soit celle du circuit oscillant seul, soit celle déterminée par le circuit oscillant couplé à la bobine du deuxième circuit. La présente invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et à la lumière du dessin annexé sur lequel - La Figure 1 représente schématiquement la cavité à accord commutable selon l'invention et, - La Figure 2 représente le diagramme des fréquences d'un émetteur-récepteur de rédiotéléphonie. En référence maintenant aux Figures, on voit, Figure 1, le circuit oscillant 1 d'une cavité classique fonctionnant dans la gamme VHF. Le circuit oscillant 1 comprend un condensateur 2 et une bobine 3 et est accordé sur une première fréquence. Ce circuit oscillant est généralement du type hélice constitué d'une bobine de quelques spires montées sur un mandrin, la capacité entre les spires servant de condensateur pour le circuit à sa fréquence de fonctionnement. Selon l'invention, ce circuit oscillant est couplé à une bobine 4 d'un deuxième circuit comprenant en outre un condensateur 5 de découplage et une diode 6 connectée en série entre la bobine et le condensateur. Un circuit d'alimentation en tension continue est branché entre les bornes du condensateur 5 de manière à commander la polarité de la tension appliquée aux bornes de la diode 6. Ce circuit comprend une résistance 7 de limitation de courant en série avec un inverseur 8 pouvant être connecté à l'une ou l'autre de deux sources de tension (9,10) de manière à inverser la polarité précitée. En pratique, la bobine 4 peut avantageusement être réalisée au moyen d'une inductance spirale plane imprimée sur une carte, de manière à être coaxiale avec l'hélice de la bobine 3. Cette carte peut alors porter tous les autres composants nécessaires pour mettre en oeuvre l'invention, notamment la diode 6 qui sera, de préférence, une diode PIN qui est généralement insensible aux intermodulations. En fonctionnement, le condensateur 5 de découplage constitue un court-circuit aux fréquences de fonctionnement. Lorsque la diode 6 est contre-polarisée (inverseur 8 connecté à la source 10), le deuxième circuit, comprenant la bobine 4, est ouvert et le couplage entre les deux bobines 3 et 4 est inopérant. De ce fait, la fréquence d'accord de la cavité est celle du circuit oscillant I seul. Lorsque la diode 6 est normalement polarisée (inverseur 8 connecté à la source 9), elle conduit et sa résistance ajoutée à celle du condensateur 5 de découplage est très faible à la fréquence de fonctionnement. La bobine 4 est alors pratiquement en court-circuit et par couplage entre les deux bobines 3 et 4, la bobine 4 réfléchit une réactance dans le circuit oscillant 1, réactance qui a pour effet de diminuer la valeur de l'inductance de la bobine 3. Le circuit change alors de fréquence d'accord. Ce changement de fréquence est discontinu contrairement aux systèmes à diodes varicap. La deuxième fréquence d'accord peut être ajustée en modifiant le couplage entre les deux bobines (par exemple en modifiant la distance les séparant ou en interposant un écran entre les deux) ou en modifiant l'inductance de la bobine 4. Une telle cavité trouve une application remarquable dans les duplexeurs pour système de radiotéléphonie du type "Radiocom 2000". En effet, dans un tel système, on sait que la différence entre la fréquence d'émission et celle de réception est constante, tandis que l'une et l'autre fréquences peuvent varier dans respectivement deux bandes (f I - f 2 pour l'émission et f 3 - f 4 pour la réception, Figure 2) entre lesquelles l'espace est trop réduit pour accueillir les flancs de la bande-passante des filtres passe-bande classiques. De ce fait, selon l'invention, chaque bande est découpée en deux demi-bandes dont les fréquences centrales, respectivement f El' f E2 en émission, f Rl et f R2 en réception, constituent les deux fréquences d'accord de la cavité décrite précédemment et équipant le système. Ainsi, il n'est plus nécessaire d'utiliser des filtres passe-bande à large bande et il n'y a plus de risque de dégradation des performances du système, du fait du recouvrement des bandes passantes pour la réception et l'émission. L'homme de l'art pourra envisager plusieurs solutions sans sortir du cadre de la présente invention. Par exemple, seule la partie réception du système de radiotéléphonie pourra être équipée de cavités conformes à la présente invention, en mettant en oeuvre un circulateur classique en entrée. Par ailleurs, on pourra disposer un deuxième circuit de part et d'autre de l'hélice de la cavité, de manière à obtenir quatre fréquences d'accord. Enfin, une telle cavité peut également fonctionner dans d'autres bandes de fréquence (UHF etc...) REVENDICATIONS 1. Cavité à accord commutable pour filtre passe-bande, notamment pour duplexeur équipant les systèmes de radiotéléphonie en VHF, la dite cavité étant constituée par un circuit oscillant notamment du type hélice, accordé sur une première fréquence et étant caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un deuxième circuit incluant en série une bobine (4) couplée à la bobine (3) du dit circuit oscillant (1), un condensateur (5) de découplage et une diode (6) dont la polarisation est commandée par un circuit d'alimentation en tension continue, de telle manière que, en fonction de la polarisation de la dite diode (6), la fréquence d'accord de la dite cavité soit celle du dit circuit oscillant (1) seul, soit celle déterminée par le dit circuit oscillant (I) couplé à la bobine (4) du dit deuxième circuit. 2. Cavité selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dit circuit d'alimentation comprend un inverseur permettant d'inverser la tension continue appliquée aux bornes de la dite diode (6). 3. Emetteur-récepteur de radiotéléphonie caractérisé en ce qu'il comprend au moins une cavité à accord commutable selon la revendication 1 ou 2, disposée dans un filtre passe-bande dont la largeur est sensiblement égale à la moitié de la bande passante à balayer (f 1 f 2) (f 3, f 4), les deux fréquences d'accord de la dite cavité étant alors respectivement celle du centre de chaque moitié de la bande passante à balayer (f Els f E2)' (f RI ' ff R2)-