Brevet FR2693597A1 — publié le 19940114

PROCEDE DE COMMUTATION HYPERFREQUENCE SANS COUPURE ET SYSTEME DE COMMUTATION, DANS UNE INSTALLATION DE TRANSMISSION HYPERFREQUENCE, METTANT EN OEUVRE LE PROCEDE. L'invention se rapporte à un procédé de commutation sans coupure, dans une installation de transmission hyperfréquence, mettant en oeuvre deux sources de puissance semblable, commutables, pour augmenter la fiabilité des liaisons; I'invention concerne aussi un système de commutation sans coupure inséré dans une telle installation de transmission et mettant en oeuvre le procédé. Dans la plupart des liaisons hyperfréquences de télécommunication, les sous-ensembles sensibles (tels que par exemple les amplificateurs de puissance à klystron) sont doublés de façon à augmenter la fiabilité de la transmission. Autrement dit, on prévoit systématiquement deux sous-ensembles de ce genre, capables chacun de fournir la totalité de l'énergie hyperfréquences nécessaire, ainsi que des moyens de commutation normal/secours, pour mettre l'un ou l'autre sous-ensemble en service et surtout pour pouvoir "basculer"' de l'un à l'autre en cas de défaillance de celui qui se trouve effectivement en service à un moment donné. Dans les installations connues, la commutation normal/secours s'effectue par des inverseurs mobiles, par exemple en guide d'ondes qui, pendant le passage d'une position à une autre, présentent soit un court-circuit, soit un circuit ouvert. La procédure de commutation nécessite alors de couper l'énergie hyperfréquence sur le sous-ensemble en service, positionner l'inverseur dans sa nouvelle position permettant de mettre l'autre sousensemble en service et enfin mettre ce dernier effectivement en service. On dispose actuellement de moyens permettant d'effectuer assez rapidement ces opérations. Cependant, si le temps d'interruption de la transmission (de l'ordre de 50 msec.) n'est pas gênant pour une liaison téléphonique, il devient rédhibitoire pour des transmissions de données. L'invention permet de surmonter cet inconvénient. Dans cet esprit, I'invention concerne donc un procédé de commutation sans coupure dans une installation de transmission hyperfréquence mettant en oeuvre deux sources hyperfréquences semblables, caractérisé en ce qu'il consiste à combiner les ondes délivrées par ces deux sources, de façon que la puissance de chacune d'elles se répartisse normalement pour moitié entre deux sorties, alimentant respectivement une charge de transmission et une charge de dissipation et à faire basculer en charge la totalité de la puissance d'une source vers la sortie alimentant la charge de transmission, en cas de nécessité. Ainsi, en fonctionnement normal, les deux sources hyperfréquences , par exemple les amplificateurs de puissance à klystron, participent chacune pour moitié dans la fourniture de puissance à la charge utile ou charge de transmission et ce n'est qu'exceptionnellement, en cas de nécessité (par exemple si on veut intervenir sur l'une des sources, ou si celle-ci se trouve défaillante) que l'on fait basculer le système de sorte que la charge utile soit entièrement alimentée par l'une des deux sources. Cette procédure de commutation peut être mise en oeuvre par un système de commutation en guide d'ondes. L'invention s'applique donc surtout à des installations dont la fréquence de fonctionnement est suffisamment élevée, typiquement de 0,5 à 40 GHz pour que les dimensions des éléments constituant le guide d'ondes, notamment les parties mobiles commandées de ceux-ci, ne soient pas prohibitives. L'invention a également pour objet un système de commutation sans coupure , dans une installation de transmission hyperfréquence comprenant deux sources hyperfréquences ), capables chacune de délivrer l'intégralité de la puissance requise à une sortie alimentant une charge de transmission telle qu'une antenne caractérisé en ce qu'il comprend un montage en cascade d'une jonction orthomode d'entrée dont les deux accès d'entrée sont respectivement reliés aux deux sources d'un polariseur fixe, d'un polariseur mobile et d'une jonction orthomode de sortie dont les deux accès de sortie sont respectivement couplés à une charge d'émission et à une charge de dissipation. Le polariseur mobile est construit de façon qu'une partie de celui-ci, montée tournante autour de son axe longitudinal, puisse effectuer une rotation de i 450 de part et d'autre de sa position de fonctionnement normal pour laquelle la puissance disponible à la sortie qui est reliée à la charge utile provient à parts égales des deux sources hyperfréquences. L'invention sera mieux comprises et d'autres avantages de celle-ci appraîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'une installation de transmission hyperfréquence mettant en oeuvre son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est un schéma bloc d'une installation incorporant le système de commutation conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue schématique en perspective éclatée axialement, du système de commutation conforme à l'invention; et - la figure 3 est un schéma du système de commutation de la figure 2 illustrant les positions relatives possibles des deux polariseurs. On a représenté très schématiquement sur la figure 1 la partie de puissance d'une installation de transmission hyperfréquence dans laquelle un signal hyperfréquence à amplifier et transmettre à une antenne 22 est appliqué à une entrée E reliée aux entrées respectives de deux amplificateurs de puissance HPA1, HPA2, ici des amplificateurs à klystron, qui constituent dans l'exemple les deux sources hyperfréquences définies ci-dessus. Un déphaseur 12 est inséré en amont de l'un des amplificateurs. Les deux sorties de ces amplificateurs sont respectivement couplées, par guides d'ondes, aux deux accès d'entrée EA, EB d'une jonction orthomode d'entrée 14 dont la sortie, en guide circulaire, est connectée à l'entrée d'un polariseur fixe 16.La sortie de ce dernier est connectée à l'entrée d'un polariseur mobile 1 8 dont la sortie est elle-même connectée à l'entrée en guide circulaire d'une jonction orthomode de sortie 20. Les accès de sortie SA, SB de cette jonction orthomode 20 sont respectivement reliés à une charge utile ou charge d'émission, en l'occurrence ici l'antenne 22, et à une charge de dissipation 23. Les deux polariseurs 16, 1 8 sont de structure et dimensions égales. Les deux jonctions orthomodes 14 et 20 sont en fait structurellement identiques, mais agencées symétriquement par rapport au plan de jonction des deux polariseurs 16, 18, comme cela apparaît clairement sur la figure 2.Le déphaseur 1 2 permet de compenser d'éventuels déphasages engendrés par les amplificateurs, de façon que les signaux appliqués aux deux entrées de la jonction orthomode 14 soient rigoureusement en phase. La figure 2 montre plus particulièrement le montage en cascade allant de la jonction orthomode d'entrée 14 à la jonction orthomode de sortie 20. Les différents éléments sont assemblés coaxialement bout à bout au moyen de brides annulaires. L'axe d'assemblage est x'x. Une jonction orthomode telle que 14 ou 20 est un sous-ensemble connu dans la technique. Par exemple, la jonction 14 se compose de deux accès d'entrée EA, EB,chacun en guide d'ondes à section rectangulaire, couplés à un guide de sortie 24 (en guide à section circulaire) I'un (EA) axialement et l'autre (EB) perpendiculairement. A chaque accès EA, EB d'entrée, correspond un plan caractéristique A, B, respectivement. Ces deux plans sont perpendiculaires et se coupent sur l'axe de la sortie 24, c'est-à-dire en fait l'axe x'x. Le plan A est parallèle aux petits côtés de l'accès d'entrée EA correspondant. Lorsque les deux signaux délivrés aux entrées EA et EB sont en phase, on obtient dans le guide circulaire de sortie la superposition de deux modes H11 dans les deux plans A et B. Le polariseur 1 6 est aussi un sous-ensemble connu. II est constitué d'une cavité globalement cylindrique comportant deux nervures longitudinales 26 décalées de 1800 et faisant saillie dans la cavité, sur toute sa longueur. Ces deux nervures caractérisent aussi deux plans prédéterminés C, D, se coupant sur l'axe de la cavité, c'est-à-dire l'axe x'x. L'un (C) des plans passe par les deux nervures 26, tandis que l'autre (D) lui est perpendiculaire. Les vitesses de propagation sont différentes dans ces deux plans perpendiculaires C et D. Le polariseur fixe 1 6 est construit et dimensionné (notamment sa longueur) de façon que la différence de phase en sortie entre ces deux plans perpendiculaires soit égale à sur/2. En outre, les deux plans perpendiculaires A et B tels que définis cidessus de la jonction orthomode d'entrée 14 et les deux plans C et D du polariseur fixe 16 sont respectivement décalés de 450, comme cela apparaît sur les figures 2 et 3. L'onde en sortie du polariseur fixe 1 6 est donc polarisée circulairement. Le polariseur mobile 18 ne se différencie du polariseur fixe 16 que par le fait qu'il comporte un noyau cylindrique 28 (dans lequel est définie la cavitécylindrique et les deux nervures 26), monté tournant autour de l'axe x'x, à l'intérieur d'un manchon fixe 29 portant un actionneur électrique 30 mécaniquement couplé au noyau 28 pour le déplacer en rotation autour de l'axe x'x.Dans l'exemple, cet actionneur est muni d'un moteur 31 qui commande la rotation dudit noyau 28 de i 450 par rapport à une position dite "de fonctionnement normal" telle que représentée sur la figure 2. L'actionneur est piloté par un boîtier de commande 32 à actionnement manuel, via une liaison électrique 33. Bien entendu, ce boîtier pourrait être complété pour recevoir des informations représentatives du bon fonctionnement des amplificateurs HPA1 et HPA2 et comporter des moyens de traitement de ces informations propres à engendrer automatiquement un signal de commande du moteur 31, dans un sens de rotation approprié, dès qu'une anomalie de fonctionnement de l'un ou l'autre des amplificateurs est détectée. Cette procédure de commutation sera décrite en détail plus loin. Dans le polariseur mobile 18 sont définis aussi deux plans prédéterminés C', D', respectivement homologues des plans C et D du polariseur fixe. Dans ladite position de fonctionnement normal, les plans C', D' sont respectivement décalés de 450 par rapport aux plans C et D. Le polariseur mobile 18 décompose, selon sa position angulaire, I'onde polarisée circulairement à la sortie du polariseur fixe, en deux composantes orthogonales dans des plans orthogonaux de sortie qui, ici, ne sont autres que les plans A et B. La jonction orthomode de sortie 20, placée symétriquement comme indiqué par rapport à la jonction orthomode d'entrée, permet d'obtenir chacune de ces composantes aux accès de sortie SA, SB. Le fonctionnement, plus particulièrement explicité en référence à la figure 3, est le suivant. Sur cette figure, les différents éléments 14, 16, 1 8 et 20 sont représentés schématiquement avec les différents plans caractéristiques définis ci-dessus. La position dite "de fonctionnement normal" du polariseur mobile est indiquée en tant que Position 0. De part et d'autre du polariseur mobile en position 0, on a représenté ce même polariseur dans ses deux autres positions possibles après rotation de f 450. Ces deux positions sont respectivement indiquées Position 1 et Position 2 sur la figure 3. Quand le polariseur mobile 18 est dans la position 0, toute l'énergie de la source HPA1 se retrouve pour moitié à l'accès de sortie SA et pour moitié à l'accès de sortie SB. De même, toute l'énergie de la source HPA2 se retrouve pour moitié à l'accès de sortie SA et pour moitié à l'accès de sortie SB. On retrouvera donc à chaque accès de sortie SA, SB, la puissance nominale requise mais fournie pour moitié par l'amplificateur HPA1 et pour l'autre moitié par l'amplificateur HPA2. La puissance délivrée à l'accès de sortie SA est dissipée dans l'antenne 22, tandis que la puissance délivrée à l'accès de sortie SB est dissipée dans la charge 23. Bien entendu, les accès de sortie SA, SB sont fermés sur des charges adaptées et les accès d'entrée EA, EB sont également toujours adaptés, quelle que soit la position du polariseur mobile 1 8. II est donc possible d'effectuer le passage d'une position à l'autre du polariseur mobile, en charge. Par exemple, en cas de défaillance de l'une des sources, c'est-à-dire de l'un des amplificateurs HPA1, HPA2, la puissance de sortie diminue seulement de moitié et redevient égale à la puissance nominale en fin de rotation du polariseur mobile à la position 1 ou 2, selon que la défaillance provient de l'un ou l'autre des amplificateurs et selon l'accès de sortie utile qui a été couplé à l'antenne 22. Quand le polariseur mobile est dans la position 1, toute l'énergie de la source HPA1 se retrouve à l'accès de sortie SA et toute l'énergie de la source HPA2 se retrouve à l'accès de sortie SB. Inversement, quand le polariseur mobile est dans la positon 2, toute l'énergie de la source HPA1 se retrouve à l'accès de sortie SB, tandis que toute l'énergie de la source HPA2 se retrouve à l'accès de sortie SA. En cas de défaillance de l'un ou l'autre des amplificateurs HPA1, HPA2, on peut donc faire en sorte, comme indiqué plus haut, que toute l'énergie de I'amplificateur en état de fonctionnement soit dissipée dans l'antenne 22, I'énergie dissipée dans la charge 23 étant alors nulle. Il est à noter que la commande en rotation du polariseur mobile 18, dans le cas où elle est automatique, peut être effectuée en un temps de commutation deux fois plus faible que pour un inverseur conventionnel en guide d'ondes, (pour lequel la rotation est de 90 ), toutes choses égales par ailleurs. Dans le cas présent, la commutation ne nécessite qu'une rotation de 450 et peut se faire en moins de 20 msec. La diminution de puissance de 3 dB, en début du cycle de commutation, est généralement très acceptable, car la marge tolérée sur le rapport signal/bruit d'une liaison hyperfréquence de télécommunication est nettement supérieure à 3 dB. REVENDICATIONS 1. Procédé de commutation sans coupure dans une installation de transmission hyperfréquence mettant en oeuvre deux sources hyperfréquences semblables (HPA1, HPA2), caractérisé en ce qu'il consiste à combiner les ondes délivrées par ces deux sources, de façon que la puissance de chacune d'elles se répartisse normalement pour moitié entre deux sorties (SA, SB), alimentant respectivement une charge de transmission (22) et une charge de dissipation (23) et à faire basculer en charge la totalité de la puissance d'une source vers la sortie (SA) alimentant la charge de transmission, en cas de nécessité. 2. Système de commutation sans coupure, dans une installation de transmission hyperfréquences comprenant deux sources hyperfréquences (HPA1, HPA2), capables chacune de délivrer l'intégralité de la puissance requise à une sortie (SA) alimentant une charge de transmission telle qu'une antenne (22), caractérisé en ce qu'il comprend un montage en cascade d'une jonction orthomode d'entrée (14) dont les deux accès d'entrée (EA, EB) sont respectivement couplés aux deux sources (HPA1, HPA2) d'un polariseur fixe (16), d'un polariseur mobile (18) et d'une jonction orthomode de sortie (20) dont les deux accès de sortie sont respectivement couplés à une charge d'émission (22) et à une charge de dissipation (23). 3. Système de commutation sans coupure selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit polariseur fixe (16) est construit de façon que la différence de phase en sortie entre deux plans orthogonaux prédéterminés (C, D) soit égale à sur/2 et que les deux plans orthogonaux (A, B) de la jonction orthomode d'entrée sont respectivement décalés de 450 par rapport auxdits plans orthogonaux prédéterminés dudit polariseur fixe. 4. Système de commutation sans coupure selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit polariseur mobile (18) est structurellement semblable audit polariseur fixe (16), avec une partie (28) formant guide d'ondes, montée tournante autour de son axe longitudinal. 5. Système de commutation sans coupure selon la revendication 4, caractérisé en ce que, dans une position de fonctionnement normal, les deux plans prédéterminés (C', D') dudit polariseur mobile sont respectivement décalés de 450 par rapport à ceux (C, D) dudit polariseur fixe (16) et que la partie tournante dudit polariseur mobile est montée avec possibilité de rotation de i 450 par rapport à cette position de fonctionnement normal.