Brevet FR2677513A1 — publié le 19921211

i La présente invention est relative à un dispositif de commutation électronique pour antenne commutable dans les gammes de fréquence VHF et UHF, par exemple 100 à 156 M Hz pour la gamme VHF et 225 à 400 M Hz pour la gamme UHF. De telles antennes sont souvent, mais non pas exclusivement, utilisées à bord d'avions civils ou militaires. Dans le document FR-A-2 552 587 (qui correspond au brevet US 4 656 483, au nom de Hervé JAQUET), on a décrit une antenne commutable qui comprend un élément capacitif espacé d'un plan réflecteur constituant la masse, une première self- inductance placée entre l'élément capacitif et une traversée du plan réflecteur, et reliée à un émetteur-récepteur, cette première self- inductance étant formée de plusieurs sections associées chacune à un commutateur qui permet de court-circuiter à volonté certaines sections pour le fonctionnement dans la gamme VHF et toutes les sections pour le fonctionnement dans la gamme VHF L'antenne décrite dans ce document comprend, en outre, une seconde self-inductance, qu'un commutateur permet de connecter entre la première self-inductance et le plan de masse dans la gamme VHF, et de déconnecter dans la gamme UHF, ainsi que des manchettes conductrices insérées entre l'élément capacitif et le plan de masse, de part et d'autre des self-inductances. Avantageusement, les commutateurs associés aux sections de la première self-inductance et à la seconde self-inductance comprennent des diodes PI-N De façon classique, pour commander la polarisation de ces diodes, on leur injecte des tensions de polarisation à l'aide de conducteurs qui traversent le plan de masse et sur lesquels sont intercalées des selfinductances de blocage des tensions à haute fréquence. Ce montage, appliqué aux antennes, présente plusieurs inconvénients: perturbations de l'accord de l'antenne dues à la proximité du fil conducteur, largeur limitée de la bande de fréquences du commutateur, car elle est dépendante de l'impédance de la self-inductance de blocage des tensions haute fréquence, résistance insuffisante des self- inductances aux fortes surtensions haute fréquence, si elles comportent un noyau ferrique, perte de rendement créée par les self- inductances de blocage, risque d'introduire des perturbations radio- électriques sous la surface de l'engin support de l'antenne par l'intermédiaire des fils conducteurs de polarisation. Pour limiter ces inconvénients, on a proposé, dans le document cité au début du présent mémoire, de protéger les conducteurs transmettant les tensions de polarisation des diodes en les faisant passer coaxialement à l'intérieur des conducteurs de certaines parties de la self-inductance, constituées d'un tube métallique enroulé en spirale Cette solution ingénieuse ne supprime pas complètement les inconvénients qu'on vient d'énoncer car la protection de ces conducteurs n'est pas complète, en particulier entre la self-inductance et les passages traversant le plan de base. La présente invention a pour but de procurer un dispositif de commutation qui ne présente pas les inconvénients ci-dessus, ou ne les présente que d'une façon beaucoup plus réduite que dans l'art antérieur. Pour atteindre ce but, l'invention fournit un dispositif de commutation électronique destiné à être utilisé dans une antenne commutable opérant dans les gammes de fréquences VHF et/ou UHF et comprenant, notamment, un élément capacitif espacé d'un plan réflecteur constituant un plan de masse, et au moins une self-inductance associée à un commutateur qui peut à volonté la mettre ou non en court-circuit, ou la déconnecter ou non de l'élément capacitif, le dispositif de commutation comprenant une diode P-I-N placée du même côté du plan de masse que la self- inductance, qui selon sa polarisation, modifie la situation de la self- inductance, et qui est reliée à un organe de commande situé de l'autre côté du plan de masse, ce dispositif de commutation présentant pour particularité que la liaison entre la diode P-I-N et l'organe de commande à travers le plan de masse est assurée à l'aide d'une liaison optique. Le fait que la liaison entre la diode de P-I-N et l'organe de commande à travers le plan de masse est assurée par des moyens optiques permet de supprimer les conducteurs électriques traversant le plan de masse, et les self-inductances de blocage L'espace situé de l'autre côté du plan de masse, et qui constitue, par exemple, l'intérieur d'un aéronef, est bien mieux protégé contre les perturbations, et les inconvénients énumérés ci-dessus et qui résultent de l'influence des self-inductances de blocage sur les performances de l'enceinte, sont éliminés. Il est connu qu'une diode P-I-N peut être commandée directement par voie optique. Si la diode P-I-N est commandée directement par les signaux transmis par la liaison optique, on obtient une construction d'une extrême simplicité Toutefois, l'état présent de la technique ne permet pas de réaliser de telles diodes qui présentent des performances et des durées convenables dans les conditions très sévères qui sont celles d'un radôme d'avion moderne. En conséquence, on est amené à prévoir, au moins dans certains cas, qu'un circuit hybride optique- électronique est intercalé entre la liaison optique et la diode P-I-N, et applique des tensions de polarisation à ladite diode, en réponse à des signaux de commande reçus par ladite liaison optique. Ce circuit hybride comprend essentiellement un commutateur à commande optique, disposé pour commander, de préférence par l'intermédiaire de transistors, l'application d'une tension de polarisation convenable à la diode P-I-N. De préférence, ces tensions de polarisation de la diode sont transmises au circuit hybride par l'intermédiaire de conducteurs isolés plaqués sur la surface de la self-inductance. De préférence aussi, le circuit hybride est placé à l'intérieur d'un boîtier électriquement conducteur, connecté électriquement à un pôle de la diode P-I-N. Avantageusement, la diode P-I-N est soudée sur le boîtier. Le fait que le circuit hybride est protégé par un boîtier le met à l'abri des influences parasites Ce boîtier peut être placé à faible distance de la self- inductance, si bien qu'il pourra être relié au conducteurs utilisés pour fournir les tensions de polarisation par des conducteurs courts Cela présente en plus l'avantage suivant: lors de la mise au point d'une antenne commutée VHF/UHF, il est nécessaire de déplacer par essais successifs les positions des commutateurs le long des self-inductances Les modifications d'adaptation d'impédance subissent uniquement l'influence du déplacement du commutateur et ne dépendent plus de la réaction de couplage avec les câblages de polarisation des diodes P-I-N De ce fait, le temps consacré à la mise au point d'une nouvelle antenne est très rapide comparé à celui exigé par l'adaptation d'une antenne accordée au moyen d'un commutateur électronique classique. L'invention va maintenant être exposée de façon plus détaillée à l'aide d'un exemple pratique de réalisation d'antenne pour avion, illustré avec les30 dessins, parmi lesquels: Figure 1 est une vue schématique, de côté, de l'antenne, réduite à ses principaux composants. Figure 2 est un schéma électrique d'un dispositif de commutation selon l'invention. Figure 3 est une vue en perspective du boîtier. A la figure 1, la référence 1 désigne le plan de masse de l'antenne, qui constitue un plan réflecteur pour son aérien, et qui est matérialisé par exemple par son embase métallique. La référence 2 désigne un élément capacitif, par exemple une plaque mince en cuivre placée à une distance appropriée du plan réflecteur 1 On a désigné par 3 une première self-inductance, insérée électriquement entre l'élément capacitif 2 et une traversée 4 du plan de masse 1, et qui peut être reliée, par exemple par un câble coaxial, à la sortie d'un émetteur-récepteur susceptible d'être commuté dans la classe des fréquences VHF, par exemple entre 30-88 et 100-150 Méga-hertz, et dans la gamme des fréquences UHF, en particulier entre 225 et 400 Méga-hertz Une autre self-inductance 5 relie la self- inductance 3 au plan de masse 1. La self-inductance 3 est constituée de plusieurs sections, qui peuvent être mises en court-circuit indépendamment l'une de l'autre grâce à des commutateurs 6, qui sont précisément l'objet de l'invention. La référence 7 désigne un radôme qui entoure et protège l'antenne. On a représenté en 8 un faisceau de fibres optiques, qui traverse le plan de masse, et envoie les signaux de commande au commutateur 6 Sous le plan de masse, un organe de commande 9 émet les signaux lumineux qui sont transmis par les fibres 8. Le commutateur selon l'invention comprend essentiellement une diode P-I-N 12, reliée aux deux extrémités de la section de la self- inductance qu'elle doit court-circuiter Le schéma qu'on va décrire en référence à la figure 2 est destiné à appliquer aux bornes de la diode P- I-N, soit une tension de passage, par exemple + 5 volts, soit une tension de blocage, par exemple -250 volts. La référence 10 désigne un récepteur optique, par exemple du type HFBR2201 de la société HEWLETT PACKARD, connecté à une fibre optique 8 et dont trois bornes Bl, B 2, B 3 sont utilisées La borne Bl est reliée directement à une première source de tension Si, portée ici à + 5 volts, à l'aide d'un premier conducteur 11 isolé, plaqué sur la self-inductance 3, alors que la borne B 2 est reliée à la masse, c'est-à-dire à la self-inductance 3. La troisième borne est B 3 reliée directement à la base d'un premier transistor Tl, de type DMOS canal P, capable de mettre en communication la source de tension 51 avec la diode P-I-N 12 La troisième base est également reliée à la base d'un second transistor T 2, de type DMOS canal N, capable de mettre en communication l'autre source de tension 52, portée ici à -265 volts, à l'aide d'un second conducteur 13 isolé, plaqué sur la self inductance 3, avec la diode P-I-N 12 Celle-ci est ici du type DH 438 08 de la Société THOMSON On peut éventuellement utiliser d'autres diodes P-I-N, ou deux diodes P-I-N en parallèle Des résistances appropriées et un transistor PNP T 3 sont intercalés dans chaque cas entre la borne B 3 et le second transistor T 2. On conçoit que, selon les signaux optiques reçus, la diode P-I-N est ainsi portée soit à la tension de passage, ici + 5 Volts, soit à la tension de blocage, ici -265 Volts. L'ensemble du circuit hybride est placé à l'intérieur d'un boîtier métallique fermé 20, qui ne présente pas d'ouverture en dehors des passages 21, 22, 23 pour les conducteurs reliant ce circuit à la première et à la seconde source de tension Si, 52 et à la masse, ainsi qu'un passage pour le câble optique 8 La tension de commande de la diode P-I-N 12 est transmise, à partir de l'un ou l'autre des transistors Tl, T 2, par un conducteur 24, soudé à l'intérieur du boîtier 20, la diode P-I-N étant soudée à l'extérieur de ce même boîtier (voir figure 3) On obtient ainsi une excellente protection du circuit contre toute action extérieure. A la figure 3, la référence 25 désigne le conducteur qui sert à la mise en court-circuit d'une partie de la self-inductance, et 25 A désigne le conducteur qui sert à mettre en court-circuit la partie immédiatement adjacente de la même self -inductance 26 désigne un condensateur intercalé entre la self-inductance 3 et le boîtier 20. REVENDICATIONS 1 Dispositif de commutation électronique destiné à être utilisé dans une antenne commutable opérant dans les gammes de fréquences VHF et/ou UHF et comprenant, notamment, un élément capacitif ( 2) espacé d'un plan réflecteur ( 1) constituant un plan de masse, et au moins une selfinductance ( 3) associée à un commutateur ( 6) qui peut à volonté la mettre ou non en court-circuit, ou la déconnecter ou non de l'élément capacitif, le dispositif de commutation comprenant une diode P-I-N ( 12) placée du même côté du plan de masse que la self-inductance, qui selon sa polarisation, modifie la situation de la self- inductance, et qui est reliée à un organe de commande situé de l'autre côté du plan de masse, caractérisée en ce que la liaison entre la diode P-I-N et l'organe de commande à travers le plan de masse est assurée à l'aide d'une liaison optique ( 8). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la diode PI-N est commandée directement par les signaux transmis par la liaison optique. 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un circuit hybride optique-électronique est intercalé entre la liaison optique et la diode P-I-N ( 12), et applique des tensions de polarisation à ladite diode, en réponse à des signaux de commande reçus par ladite liaison optique ( 8). 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les tensions de polarisation de la diode P-I-N ( 12) sont transmises au circuit hybride par l'intermédiaire de conducteurs isolés ( 11, 13) plaqués sur la surface de la self-inductance ( 3). Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le circuit hybride est placé à l'intérieur d'un boîtier électriquement conducteur ( 20), connecté électriquement à un pôle de la diode P-I-N ( 12). 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la diode P-I-N est soudée sur le boîtier ( 20).