Brevet FR2622754A1 — publié le 19890505

Système de transmission radiofréquence-optique, notamment dans le domaine des télécommunications spatiales. L'invention concerne un système de transmission radiofréquence-optique, notamment dans le domaine des télécommunications spatiales. Un document intitulé "Assessment of optical communications systems for data relay satellite" de JL. PERBOS et B. Laurent publié dans IAF 86 concerne la possibilité d'utiliser les technologies optiques pour assurer les liaisons de communication à haut débit de données (HDR) du futur système satellite de transmission de données européen. Deux technologies optiques particulières envisagées, basées sur l'utilisation de lasers C02 opérant à 10,6 pm ou de diodes lasers semi-conducteurs opérant dans la bande 0,8 à 1,3p m pour réaliser des communications intersatellites, sont envisagées dans ce document. Dans le cadre de liaisons optiques intersatellites, un-tel document décrit l'utilisation d'une modulation directe de lasers semiconducteurs, ce qui suppose de démoduler le signal hyperfréquence montant à bord du premier satellite pour établir une liaison directe optique entre les deux satellites, puis une remodulation de l'information regénérée à bord du deuxième satellite pour une retransmission en hyperfréquence vers le sol. Dans le cas d'une liaison radiofréquence (par exemple hyperfréquenceoptique) on ne sait donc pas réémettre sans passer en bande de base, c'est-à-dire sans démodulation et régénération. L'invention a pour objet de pallier cet inconvénient en réalisant des transitions hyperfréquence-optique les plus simples possible. L'invention propose, à cet effet, un système de transmission radiofréquence-optique, notamment dans le domaine des télécommunications spatiales, comprenant une interface radiofréquence-optique entre une première onde radiofréquence modulée et une onde optique, caractérisé en ce que l'onde optique transmise est soumise à une modulation en longueur d'onde. L'invention permet, donc, de supprimer, dans le cadre de liaisons optiques, par exemple intersatellites, ou plus généralement de liaisons successives en hyperfréquence puis en optique, des démodulations, régénérations et remodulation intermédiaires de l'information. Avantageusement, le système de transmission comprend: une interface optique-radiofréquence entre ladite onde optique et une 2 6- seconde onde radiofréquence modulée, les ondes radiofréquences étant des ondes hyperfréquences.La première interface est embarquée sur un premier satellite, la seconde interface est embarquée sur un second satellite. La première onde radiofréquence est une onde hyperfréquence émise par une première station sol et reçue par le premier satellite, la deuxième onde radiofréquence est une onde hyperfréquence émise par le second satellite et reçue par une seconde station terrienne. Avantageusement, selon l'invention, des liaisons successives en hyperfréquence et en optique peuvent donc être mise en oeuvre sans démodulation, ni régénération et remodulation du signal. Dans le cadre de liaisons optiques intersatellites, l'invention permet de diminuer le nombre d'équipements embarqués à bord des satellites et, dans certains cas, autorise des modifications, si besoin est, de la nature du signal transmis (modulation de la liaison montante hyperfréquence par exemple). 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 figures annexées sur lesquelles: - la figure 1 représente schématiquement le système selon l'invention; - la figure 2 représente l'interface hyperfréquence-optique; - la figure 3 représente l'interface optique-hyperfréquence. Dans un exemple de réalisation représenté à la figure 1, le système de l'invention comprend: - une première et une seconde stations sol 10 et 11; - un premier et un second satellites 12 et i3 positionnés sur une orbite géostationnaire 14. Le premier satellite 12 contient un premier dispositif interface entre une première onde radiofréquence 15, par exemple hyperfréquence, modulée, transmise entre les antennes hyperfréquences 16 et 17 respectivement de la première station sol 10 et dudit premier satellite 12, et une onde optique 18 transmise entre deux systèmes émetteur-récepteur 19 et 20 portés respectivement par le premier et le deuxième satellites 12 et 13. Le second satellite 13 contient un second dispositif interface entre cette onde optique 18 et une seconde onde radiofréquence 22, par exemple hyperfréquence, modulée, transmise entre les antennes hyperfréquences 23 et 24 respectivement portées par le second satellite 13 et par la seconde station sol 11. -3 - Comme représenté sur la figure 1, les liaisons 15, 18 et 22 sont bidirectionnelles, aussi chacun des deux dispositifs interfaces comprend: - une interface hyperfréquence-optique, - une interface optiquehyperfréquence. Dans le système de l'invention, la transmission optique 18 est soumise à une modulation. Plusieurs modulations peuvent être envisagées pour une transmission optique: une modulation directe de l'intensité de la lumière par "tout ou rien" (ce qui correspond à une transmission en bande de base), une modulation de la lumière, en amplitude, en longueur d'onde ou en phase. Selon l'invention la modulation se fait en longueur d'onde. - L'interface hyperfréquence- optique, comme représentée à la figure 2, comprend: - un circuit de réception hyperfréquence 28; - un circuit d'émission optique 29. Le circuit de réception hyperfréquence28, relié à une antenne hyperfréquence, par exemple l'antenne 17, comprend notamment un mélangeur 31 recevant un signal oscillateur OL1 et un démultiplexeur 32 pour sélectionner par exemple un canal particulier. Le circuit d'émission optique 29 comprend un mélangeur 33 recevant un signal oscillateur OL2 suivi d'un filtre 34, d'un amplificateur 35, d'un circuit de commande en courant 36 et d'un laser 37 auquel est connecté un circuit de contrôle thermique 38. Le circuit hyperfréquence 28 est un circuit classique pour l'homme de l'art. Le circuit d'émission optique 29 permet de réaliser une translation de fréquence de ce signal hyperfréquence pour le rendre compatible avec la bande passante du circuit d'émission optique. Il permet ensuite de réaliser le filtrage (34) de ce signal puis la modulation du courant d'injection du laser 37 par ce signal. La modulation en fréquence (ou en longueur d'onde) du laser émetteur est crée par la modulation de son courant d'injection. Le laser doit être stabilisé en température (38) en raison de la sensibilité de sa longueur d'onde d'émission à ce paramètre et la largeur de la raie d'émission doit être'réduite jusqu'à une valeur compatible avec le rythme de transmission et la qualité de transmission -4 - requise. Dans un exemple de réalisation l'antenne, qui est, par exemple, l'antenne 17 de la figure 1, regoit, par exemple, une onde hyperfréquence 15 de 30 GHz. En sortie du mélangeur on a un signal de 800 MHz. Le laser est, par exemple, un laser semi-conducteur émettant une onde telle que = 1,3 P m ( A longueur d'onde centrale), cette longueur d'onde À étant modulée. L'interface optique-hyperfréquence, comme représentée à la figure 3, comprend: - un circuit de réception optique 30; - un circuit d'émission hyperfréquence 39. Le circuit de réception optique comprend un circuit d'adaptation optique 40 suivi d'une diode de détection 41, d'un filtre 42, d'un préamplificateur 43, d'un amplificateur 44. Une boucle d'acquisition et de poursuite de fréquence 45, couplée à la sortie de cet amplificateur 44, étant suivie d'un circuit de commande en courant 46 permet de commander en fréquence un laser 47, régulé en température par le circuit.de contr6le thermique 48. Ce laser 47 est relié à la seconde entrée du circuit d'adaptation optique 40. Le circuit d'émission hyperfréquence, classique pour l'homme de l'art, comprend un mélangeur 49, qui reçoit un signal oscillateur OL, suivi d'un amplificateur 50, d'un multiplexeur 51 relié à une antenne hyperfréquence, par exemple l'antenne 23. Ce circuit de réception optique est donc constitué d'un laser 47 oscillateur local, régulé en température (48) et dont la largeur de raie d'émission est compatible avec les performances requises, d'un circuit d'adaptation 40 pour réaliser d'une part le mélange du signal optique reçu et du signal issu du laser 47 d'autre part le rattrapage éventuel de polarisation de l'onde optique, d'une diode de réception 41, d'amplificateurs 43 et 44, et d'un système d'acquisition et de poursuite de fréquence 45. L'onde optique incidente et l'onde optique issue du laser oscillateur local sont détectées par la diode 41 qui fournit, par une détection quadratique en champ, un signal électrique à la fréquence différence des fréquences des deux ondes optiques, et reproduisant le spectre de l'information (translaté). La fréquence intermédiaire est stabilisée par le système de poursuite de fréquence 45, la bande passante de ce système et sa complexité dépendant des conditions - extérieures (doppler par exemple) et de l'indice de modulation à l'émission. Ce système est basé sur l'exploitation de l'énergie en sortie de filtres 42 placés autour de la fréquence intermédiaire théorique. Un choix judicieux de la fréquence intermédiaire permet, après une éventuelle deuxième translation de fréquence et sous réserve de compatibilité de largeur de bande de fréquence utilisée, d'insérer le signal, à l'aide du circuit d'émission hyperfréquence 39, dans un des canaux de la liaison hyperfréquence (qui suit la liaison optique). Dans un exemple de réalisation ce signal reçu par le circuit d'adaptation optique est un signal de longueur d'onde centrale = 1,3 " m. En entrée du mélangeur on a, par exemple, un signal d'une fréquence de 2 GHz et en sortie du même mélangeur 49 ainsi qu'en sortie d'antenne 52 un signal de 20 GHz. I1 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. Ainsi le système de l'invention peut correspondre à la combinaison: Faisceaux Hertziens - câble optique sous-marin - faisceaux hertziens. -6 - REVENDICATIONS 1/ Système de transmission radiofréquence-optique, notamment dans le domaine des télécommunications spatiales, comprenant une interface radiofréquence-optique entre.une première onde radiofréquence modulée (15) et une onde optique (18), caractérisé en ce que l'onde optique (18) transmise est soumise à une modulation en longueur d'onde. 2/ Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une interface optique-radiofréquence entre ladite onde optique (18) et une seconde onde radiofréquence modulée (22). 3/ Système selon l'une.quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les ondes radiofréquences (15, 22) sont des ondes hyperfréquences. 4/ Système selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le premier dispositif interface est embarqué sur un premier satellite (12), et en ce que la seconde interface est embarquée sur un second satellite (13). / Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que la première onde radiofréquence (15) est une onde hyperfréquence émise par une première station soi (10) et reçue par le premier satellite (12), et en ce que la deuxième onde radiofréquence (22) est une onde hyperfréquence émise par le second satellite (13) et reçue par une seconde station sol (11). 6/ Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'interface hyperfréquence-optique comprend: - un circuit de réception hyperfréquence (28); - un circuit d'émission optique (29) comportant successivement un mélangeur (33) recevant un signal oscillateur (OL2), un filtre (34), un amplificateur (35) un circuit de commande-en courant (36) et un laser (37) auquel est connecté un circuit de contr8le thermique (38). 7/ Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'interface optique-hyperfréquence comprend - un circuit de réception optique (30) comportant un circuit d'adaptation optique (40) suivi d'une diode de détection (41), d'un filtre (42), d'au moins un amplificateur (43, 44), une boucle d'acquisition et de poursuite de fréquence, couplée à la sortie de ce (ou ces) amplificateur, étant suivie d'un circuit de commande en courant (46) permettant de commander un laser (47) piloté par un circuit de -7- contr6le thermique (48), ce laser étant relié à une seconde entrée du circuit d'adaptation optique (40); - un circuit d'émission hyperfréquence (39).