Brevet FR2718247A1 — publié le 19951006

DISPOSITIF DE PROTECTION D'UN RECEPTEUR L'invention concerne les dispositifs qui permettent de protéger les récepteurs contre la réception de signaux de haute énergie qui pourraient les endommager, notamment dans le cas de récepteurs de signaux radar qui sont associés à des émetteurs fournissant des impulsions haute fréquence de valeur crête élevée. Dans les radars, cette protection est habituellement obtenue par des tubes à gaz disposés dans les voies de réception. Ces tubes s'allument lorsque le signal reçu a une valeur supérieure à un certain seuil déterminé et réalisent des court-circuits qui réfléchissent le signal reçu et ce dernier ne peut atteindre le récepteur. Par contre, lorsque le signal reçu est inférieur au seuil, les tubes restent éteints et le signal se propage vers le récepteur. Ces tubes à gaz présentent un certain nombre d'inconvénients parmi lesquels on citera un temps de réponse assez long ; c'est ainsi qu'ils mettent un certain temps à s'allumer de sorte qu'ils laissent passer vers le récepteur une pointe d'énergie importante ; également, après une impulsion d'émission qui les a allumés, ils mettent un temps non négligeable à s'éteindre et empêchent donc la réception des signaux utiles. Un autre inconvénient est que leurs caractéristiques varient au cours du temps et qu'ils deviennent alors inopérants après un certain temps de fonctionnement. Enfin, leur fenêtre d'entrée, généralement en verre, limite la puissance moyenne à appliquer. Il faut alors faire appel à d'autres composants placés en amont, tel qu'un limiteur à ferrite. Le but de la présente invention est donc de réaliser un dispositif de protection d'un récepteur qui a un temps de réponse court, aussi bien en début du signal reçu qu'après la fin de ce dernier. Un autre but de la présente invention est de réaliser un dispositif de protection d'un récepteur qui peut supporter des puissances importantes et ne rend donc pas nécessaire l'usage de composants supplémentaires. Un autre but de la présente invention est de réaliser un dispositif de protection d'un récepteur dont la durée de vie est pratiquement illimitée. Enfin, un autre but de la présente invention est de réaliser un dispositif de protection d'un récepteur de signaux hyperfréquence dont la limitation de puissance peut être contrôlée. L'invention se rapporte à un dispositif de protection d'un récepteur de signaux hyperfréquence contre les signaux haute énergie qui pourraient l'endommager comprenant un guide d'onde principal qui connecte une antenne de réception au récepteur, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une cellule de protection qui est constituée d'un guide d'onde auxiliaire connecté en parallèle sur le guide d'onde principal et terminé par une charge absorbante, ledit guide d'onde auxiliaire étant associé à une ligne coaxiale court-circuitée et munie d'au moins une diode, les longueurs du guide d'onde auxiliaire et de la ligne coaxiale associée ainsi que la position de la diode de la ligne coaxiale par rapport au guide d'onde auxiliaire étant telles que les signaux de faible énergie sont transmis vers le récepteur sans atténuation et que les signaux de haute énergie sont en partie absorbés par la charge du guide d'onde auxiliaire. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un exemple particulier de réalisation, ladite description étant faite en relation avec la figure unique qui est une vue en coupe longitudinale d'un guide d'onde muni du dispositif de protection selon l'invention. Un guide d'onde rectangulaire 1 a une entrée 2 qui est connectée à une antenne de réception non représentée et une sortie 3 qui est connectée à un récepteur non représenté qu'il s'agit de protéger contre la réception de signaux hyperfréquence de haute énergie qui pourraient l'endommager. Le dispositif de protection selon l'invention comprend une ou plusieurs cellules d'absorption 4 et 5 qui sont couplées chacune au guide d'onde rectangulaire 1 par 1'intermédiaire d'une cellule de limitation 6 ou 7. Comme le montre la figure unique, qui est une coupe longitudinale du guide d'onde 1 suivant un plan médian perpendiculaire au grand côté du guide, chaque cellule d'absorption 4 ou 5 est constituée par un élément de guide d'onde 8 ou 9 ou guide d'onde auxiliaire qui est branché sur le grand côté du guide d'onde 1 et qui est terminé par une charge absorbante 10 ou 11. La cellule de limitation 6 ou 7 est constituée par une ligne coaxiale 12 ou 13 qui est court-circuitée à son extrémité et qui comporte deux diodes 14, 15 ou 16, 17 du type PIN. Les diodes de chaque couple 14,15 ou 16,17 sont montées tête-bêche entre le conducteur central 18 ou 19 et l'enveloppe extérieure de la ligne coaxiale 8 ou 9. Les diodes 14,15 ou 16,17 sont disposees à une distance du guide auxiliaire associé 8 ou 9 qui est égale à un nombre entier impair de quarts de longueur d'onde des signaux hyperfréquence. Par ailleurs, le plan de raccordement du guide d'onde 1 et du guide d'onde auxiliaire 4 ou 5 est séparé du plan de raccordement de la ligne coaxiale 6 ou 7 avec le guide d'onde auxiliaire 4 ou 5 par une distance égale à un nombre entier de demi-longueurs d'onde. Enfin, dans le sens de la propagation des signaux hyperfréquence dans le guide d'onde 1 matérialisé par la flèche 20, le premier guide d'onde auxiliaire 4 est séparé du deuxième guide d'onde auxiliaire 5 par une distance qui est égale à un nombre entier impair de quarts de longueur d'onde pour améliorer le taux d'ondes stationnaires de l'ensemble. Cependant, cette distance entre les guides d'ondes auxiliaires n'est pas critique et peut être quelconque. Le fonctionnement du dispositif de protection selon l'invention est alors le suivant : en présence de signaux de faible énergie qui doivent être transmis au récepteur, les diodes 14,15 et 16,17 ne sont pas conductrices de sorte que la ligne coaxiale 6 ou 7 court-circuite le guide d'onde auxiliaire 8 ou 9 et ce court-circuit est ramené dans le plan de raccordement du guide d'onde auxiliaire 4 ou 5 avec le guide principal 1. Il en résulte qu'aucun signal n'est transmis vers le guide auxiliaire 4 ou 5 de sorte que les signaux de faible énergie sont transmis sans atténuation vers le récepteur. Il est à remarquer que la longueur de la ligne coaxiale 6 ou 7 est telle qu'elle présente une impédance capacitive en série avec l'impédance selfique du conducteur central 18 ou 19, ce qui réalise un circuit résonnant série ayant une impédance nulle à la fréquence des signaux hyperfréquence. En présence de signaux haute énergie qui ne doivent pas atteindre le récepteur, les diodes 14, 15 et 16, 17 deviennent conductrices de sorte que la ligne coaxiale 6 ou 7 présente à son entrée une très grande impédance. Il en résulte que l'impédance ramenée dans le plan de raccordement du guide d'onde auxiliaire 4 ou 5 et du guide d'onde principal 1 est égale à l'impédance caractéristique du guide d'onde auxiliaire. Une partie de l'énergie des signaux hyperfréquence se propageant dans le guide d'onde principal est donc transmise vers le guide d'onde auxiliaire où elle est absorbée par la charge 10 ou 11. On comprend que si les impédances caractéristiques du guide d'onde principal 1 et des guides d'onde auxiliaire 4 ou 5 sont égales, l'atténuation obtenue par chaque cellule d'absorption est égale à trois décibels en puissance. On comprend également qu'en faisant varier le rapport entre ces impédances caractéristiques, il est possible de contrôler la puissance absorbée par chaque dispositif et ainsi l'ajuster à ce que la cellule de limitation peut supporter. Le dispositif de protection de l'invention présente les avantages suivants - par suite de l'utilisation de diodes PIN, son temps de réponse est très court aussi bien au début de signal haute énergie qu'à sa fin. Ainsi, le début du signal de haute énergie n'est pas transmis au récepteur comme cella serait le cas avec des tubes à gaz si d'autres précautions n'étaient pas prises. En outre, dès que le signal haute énergie a cessé, les diodes retrouvent immédiatement leur état bloqué et le signal reçu de faible énergie qui suit le signal haute énergie est transmis sans atténuation. - La puissance reçue est absorbée par la ou les charges et n'est pas réfléchie vers l'antenne. - La puissance absorbée par chaque charge peut être ajustée comme on l'a indiqué ci-dessus, ce qui permet d'adapter chaque cellule de limitation à la puissance attendue du signal haute énergie. - Si la puissance totale à absorber est grande, on peut utiliser plusieurs guides auxiliaires convenablement couplés sur le guide d'onde principal. REVENDICATIONS 1. Dispositif de protection d'un récepteur contre la réception de signaux haute énergie qui pourraient l'endommager comprenant un guide d'onde principal (1) qui connecte une antenne de réception au récepteur, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une cellule de protection qui est constituée d'un guide d'onde auxiliaire (4 ou 5) connecté en parallèle sur le guide d'onde principal (1) et terminé par une charge absorbante (10, 11), ledit guide d'onde auxiliaire (4 ou 5) étant associé à une ligne coaxiale (6 ou 7) court-circuitée et munie d'au moins une diode (14 ou 15, 16 ou 17), les longueurs du guide d'onde auxiliaire (4 ou 5) et de la ligne coaxiale associé (6 ou 7) ainsi que la position de la diode (14 ou 15, 16 ou 17) de la ligne coaxiale (6 ou 7) par rapport au guide d'onde auxiliaire (4 ou 5) étant telles que les signaux de faible énergie sont transmis vers le récepteur sans atténuation et que les signaux de haute énergie sont en partie absorbés par la charge (10 ou 11) du guide d'onde auxiliaire (4 ou 5). 2. Dispositif de protection selon la revendication 1 et comprenant au moins deux -cellules de protection, caractérisé en ce que chaque cellule de protection est séparée de la précédente par une distance qui est égale à un nombre entier impair de quarts de longueur d'onde des signaux hyperfréquence. 3. Dispositif de protection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la ligne coaxiale court-circuitée (6 ou 7) est disposée à une distance du plan de raccordement du guide d'onde auxiliaire (4 ou 5) et du guide d'onde principal (1) qui est égale à un nombre entier de demi-longueurs d'onde des signaux hyperfréquence. 4. Dispositif de protection selon l'une des revendications précédentes 1 à 3, caractérisé en ce que la diode (14, 15, 16 ou 17) est disposée à une distance du plan de raccordement avec le guide d'onde auxiliaire qui est égale à un nombre entier impair de quarts de longueurs d'onde des signaux hyperfréquence. 5. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 4 caractérisé en ce que l'impédance caractéristique du guide d'onde auxiliaire (4 ou 5) est choisie par rapport à l'impédance caractéristique du guide principal (1) de manière à prélever une partie déterminée de l'énergie en présence de signaux haute énergie.