Brevet FR2713847A1 — publié le 19950616

Adaptateur pour antenne radio avec circuit d'aiguillage pour au moins deux bandes de fréquences. La présente invention concerne un adaptateur pour antenne radio comportant un circuit d'aiguillage à au moins deux branches reliées à un tronc commun relié, par une extrémité opposée aux branches, à l'antenne, à impédance variable, pour transmettre, entre le tronc commun et deux étages de transmission de signal respectivement reliés aux extrémités des branches du circuit d'aiguillage opposées au tronc commun, les fréquences d'une bande de fréquences propre à chaque étage. Pour émettre ou recevoir dans des conditions optimales, les caractéristiques électriques de l'ensemble formé de l'antenne et du circuit d'aiguillage, d'une part, et celles des étages de transmission, d'autre part, doivent être adaptées les unes aux autres. En émission, l'antenne et la branche correspondante du circuit d'aiguillage doivent présenter une valeur totale d'impédance adaptée à celle de l'étage d'émission, au dessous de laquelle ce dernier risquerait d'être détruit par excès de courant et au dessus de laquelle il ne fournirait pas à l'antenne le maximum possible d'énergie. De plus, une désadaptation de ces impédances peut créer des réflexions du signal émis, perturbant l'autre bande. En réception, une trop basse impédance de l'antenne avec la branche associée de l'aiguilleur, ne permettrait de capter qu'une faible partie de signal, tandis qu'une trop forte impédance ne permettrait de fournir au récepteur associé qu'une faible partie de l'énergie reçue. La fourniture d'énergie optimale, en émission ainsi qu'en réception, correspond au cas pour lequel l'impédance totale de l'antenne et de la branche associée est purement résistive et présente la valeur voulue. Si l'impédance de l'antenne présente une composante capacitive, qui atténuerait le signal transmis, l'impédance de la branche associée doit présenter une composante inductive, de même valeur à la fréquence considérée, qui se soustrait à la partie capacitive et en annule l'effet atténuateur. Un circuit d'aiguillage de type connu comporte, dans chaque branche, un circuit bouchon assurant le blocage de la bande de fréquences relative à l'autre branche, afin d'éviter que chaque branche n'atténue le signal transmis par l'autre ou ne soit perturbée par celui-ci. Chaque circuit bouchon présente, pour la bande de fréquences transmises par la branche le comportant, une impédance série limitée afin de transmettre cette bande de fréquences. Cependant, cette impédance ne correspond pas, en général, à l'optimum voulu. En effet, la composante résistive de l'impédance de l'antenne peut varier avec la fréquence ou du fait que l'antenne est déployable. En outre, le circuit bouchon accordé sur la plus basse des deux bandes de fréquences présente, pour la bande de fréquences hautes, qu'il transmet, une impédance ayant une composante capacitive qui s'ajoute à la composante capacitive de l'impédance de l'antenne, au lieu de s'y retrancher et d'en annuler l'effet, comme expliqué ci-dessus, dans le cas d'une composante inductive. Pour en limiter les effets, il fallait, dans l'art antérieur, prévoir un circuit bouchon très sélectif, c'est-à- dire dont l'impédance décroissait rapidement d'une valeur élevée, pour la bande bloquée, à une valeur faible, pour la bande transmise. Un tel circuit bouchon nécessitait l'emploi de composants volumineux et nombreux, ce qui accroissait l'encombrement et le coût de l'appareil, sans résoudre parfaitement le problème d'adaptation. La présente invention vise à résoudre ce problème. A cet effet, l'invention concerne un adaptateur du type mentionné cidessus, caractérisé par le fait qu'il est prévu, entre l'antenne et les étages de transmission, des moyens adaptateurs d'impédance pour compenser les variations de l'impédance de l'antenne. Ainsi, le transfert d'énergie entre l'antenne et l'étage considéré est optimisé et, en particulier, on s'affranchit des caractéristiques de l'impédance d'un circuit bouchon associé, dont la sélectivité en fréquence n'est alors plus critique. Le circuit bouchon peut être très simple et on peut tolérer qu'il présente une impédance série non négligeable pour les fréquences qu'il transmet, puisque l'effet atténuateur de cette impédance peut être annulé par celui des moyens adaptateurs d'impédance. Avantageusement, les moyens adaptateurs d'impédance s'étendent dans ledit tronc commun et / ou dans l'une au moins des deux branches. Le transfert d'énergie à travers les deux branches est ainsi réglé indépendamment de la valeur d'impédance des autres éléments d'une branche considérée et de l'autre branche. Avantageusement encore, l'antenne étant déployable et son impédance variant en fonction de sa longueur, les moyens détecteurs d'impédance comportent un contact mobile sous l'action du déploiement de l'antenne et agencé pour modifier le réglage en fonction de la position du contact. Le transfert d'énergie ci-dessus reste ainsi optimal quelle que soit la longueur effective de l'antenne. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de la forme de réalisation préférée de l'adaptateur pour antenne radio de l'invention et de deux de ses variantes, en référence au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 représente schématiquement une antenne reliée, par un circuit d'aiguillage de l'adaptateur pour antenne radio de l'invention, à un émetteur et à un récepteur, - la figure 2 représente schématiquement un amplificateur rotateur de phase de l'adaptateur, - la figure 3 illustre une première variante de réalisation de l'adaptateur de la figure 1 et - la figure 4 en illustre une seconde variante de réalisation. L'adaptateur pour antenne radio de l'invention, représenté sur la figure 1, comporte un circuit d'adaptation 1 faisant, dans cet exemple, office d'aiguilleur et reliant un ensemble 2 de transmission, ici d'émission-réception, à une antenne 3. Le circuit 1 présente une configuration en Y, dont les deux branches sont respectivement reliées à la sortie d'un émetteur 4 et à l'entrée d'un récepteur 5 de l'ensemble 2, ayant chacun une bande de fréquences qui lui est propre, tandis que le tronc commun du Y est relié à l'antenne 3, ici de type déployable, sans pour autant qu'il ne s'agisse d'une caractéristique limitative de l'invention. Le tronc commun du circuit 1 comporte une inductance série 22 reliant l'antenne 3 au point commun aux deux branches du Y, qui comportent chacune une inductance 23, 24 en série avec un circuit bouchon série 25, 27 et 26, 28 constitué d'une inductance 25, 26 en parallèle avec un condensateur 27, 28. Chaque circuit bouchon 25, 27 et 26, 28 est accordé sur la fréquence centrale de la bande de fréquences transmises par l'autre branche, et présente alors une impédance élevée, ce qui bloque le passage de cette bande de fréquences et assure la séparation entre l'émetteur 4 et le récepteur 5. Le circuit bouchon présente une impédance essentiellement réactive, selfique en-dessous de la fréquence bloquée et capacitive au- dessus. Par ailleurs, l'antenne 3 présente une impédance comportant une partie réactive, de type capacitif, d'autant plus importante que la longueur de l'antenne 3 est faible par rapport à la longueur d'onde considérée. L'inductance 22 a pour fonction, associée à l'inductance 23 ou 24 et au circuit bouchon 25, 27 ou 26, 28, de présenter une impédance selfique pour respectivement compenser, aux fréquences d'émission et de réception, la composante capacitive de l'impédance d'antenne 3 pour les liaisons reliant respectivement l'antenne 3 à l'émetteur 4 et au récepteur 5. On remarquera qu'il y a plusieurs solutions possibles pour le choix des composants, puisque, en particulier, les valeurs des éléments des circuits bouchon sont simplement liées par leur produit, fonction de la fréquence d'accord, sans qu'une valeur leur soit imposée. On peut donc choisir la valeur de l'impédance équivalente, essentiellement réactive, présentée par le circuit bouchon à la fréquence qu'il doit transmettre. Ainsi, un condensateur 27, 28 de forte valeur et une inductance 25, 26 de faible valeur présentent, en dehors de leur fréquence de résonance, une impédance réduite. Afin d'augmenter encore la souplesse dans le choix des valeurs des composants réactifs et, par exemple, utiliser des composants de valeurs normalisées, on peut aussi prévoir un condensateur supplémentaire en série avec une ou plusieurs des inductances 22, 23, 24. Dans le cas o une liaison considérée serait trop selfique, il peut même être prévu de remplacer une ou plusieurs des inductances 22, 23, 24 par un condensateur. Il peut aussi être prévu qu'une fonction inductance soit réalisée en utilisant un amplificateur 30 monté en rotateur de phase, de 180 degrés, représenté très schématiquement sur la figure 2, et associé en entrée 31 à un condensateur d'entrée 33 fixant, pour un gain donné de l'amplificateur 30, la valeur selfique présentée en sortie 32 du rotateur 30, 33. On peut aussi prévoir d'engendrer, comme expliqué plus loin, un signal de réglage 34 asservissant la valeur des éléments réactifs 22-27 pour compenser la variation d'impédance de l'antenne 3 lorsque celle-ci prend différentes configurations partiellement déployées. En asservissant la valeur de l'impédance des composants réactifs ci-dessus, par exemple l'impédance de sortie du rotateur 30, 33, par le signal de réglage 34 (figure 2), on peut alors maintenir l'accord d'antenne pour toutes les longueurs possibles de l'antenne 3. En particulier, l'asservissement peut être effectué par une commande en tension (représentée par une flèche) à partir du signal de réglage 34, agissant sur la valeur de capacité d'un composant électronique, comme une diode à capacité variable remplaçant le condensateur 33 ou tout autre des condensateurs. De même, la commande du gain ou de la rotation de phase d'un amplificateur, par exemple le rotateur 30, 33, dont la phase pourrait alors différer de degrés, permettrait de modifier sa fonction de transfert, et donc de modifier l'impédance qu'il présente en sortie 32, sans devoir modifier l'impédance (33) présentée à son entrée 31. Dans le cas o l'antenne 3 présente, à l'état replié, une composante résistive de valeur très faible par rapport à sa valeur à l'état déployé, on prévoit avantageusement un transformateur 40 adaptateur d'impédance, représenté sur la figure 3, tel que pot en ferrite ou amplificateur opérationnel, au pied de l'antenne 3 ou du circuit 1 ou bien en extrémité ou dans les branches ou le tronc commun du circuit d'aiguillage 1, afin que l'impédance de l'antenne 3 ramenée au niveau de l'émetteur 4 ou du récepteur 5 conserve une valeur adaptée à la leur. Il peut être prévu de commuter le rapport du transformateur 40 en fonction de la longueur effective de l'antenne 3, par exemple par un entraînement mécanique d'un curseur 41 par l'antenne 3, lorsqu'elle change de longueur et donc aussi d'impédance, ayant pour effet de modifier le rapport de transformation du transformateur 40 jusqu'à atteindre le rapport voulu, par exemple unitaire, lorsque l'antenne 3 est totalement déployée. Une commande électrique par le signal de réglage 34 pourrait aussi modifier la fonction de transfert d'un amplificateur faisant fonction de transformateur à rapport réglable. La façon d'engendrer le signal de réglage 34 est expliquée ci-après, en référence à la figure 4, o les éléments du circuit 1, ici référencé 101, portent leur nombre de référence de la figure 1, précédé de la centaine 1. La détection de la valeur de la composante réactive de l'impédance de l'antenne 3 et l'asservissement correspondant des éléments du circuit d'adaptation 1 et du transformateur 40 peuvent être effectués en mesurant le courant dans chaque branche du circuit d'adaptation 1 par des détecteurs ampèremétriques 51 et 52, représentés avec des lignes en pointillés, et en commandant, par des signaux de réglage 341 et 342 (lignes en pointillés), d'après ces mesures, la variation des éléments à impédance variable, comme 123 et 124 et d'autres éventuellement, de façon à maintenir un courant maximal, pour lequel le déphasage de la capacité d'antenne est compensé par celui des éléments de la branche du circuit d'aiguillage 1. On peut aussi, dans la liaison entre l'émetteur 4 (ou le récepteur 5) et l'antenne 3, comparer, dans un comparateur 60, la phase de la tension aux bornes d'une résistance série 62, de faible valeur, à celle de la tension mesurée par un voltmètre 63, par rapport à la masse, du signal en extrémité de la branche correspondante du circuit d'aiguillage 1, ici en sortie de l'émetteur 4, et, d'après le signe de cette phase, engendrer un signal de réglage 343 qui augmente ou diminue la valeur de l'élément réactif réglable correspondant (123). On notera que le concept de l'invention est aussi applicable à un circuit d'aiguillage ayant plus de deux branches. REVENDICATIONS 1. Adaptateur pour antenne radio (3) comportant un circuit d'aiguillage (1, 101) à au moins deux branches (23, 25, 27; 24, 26, 28) reliées à un tronc commun (22) relié, par une extrémité opposée aux branches, à l'antenne (3), à impédance variable, pour transmettre, entre le tronc commun et deux étages (4, 5) de transmission de signal respectivement reliés aux extrémités des branches du circuit d'aiguillage opposées au tronc commun, les fréquences d'une bande de fréquences propre à chaque étage (4, 5), caractérisé par le fait qu'il est prévu, entre l'antenne (3) et les étages de transmission (4, 5), des moyens adaptateurs d'impédance (22, 23, 25, 27, 30, 40) pour compenser les variations de l'impédance de l'antenne (3). 2. Adaptateur selon la revendication 1, dans lequel les moyens adaptateurs d'impédance (22, 23, 25, 27, 30, 40) s'étendent dans ledit tronc commun. 3. Adaptateur selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel les moyens adaptateurs d'impédance (22, 23, , 27, 30, 40) s'étendent dans l'une au moins des deux branches. 4. Adaptateur selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les moyens adaptateurs d'impédance (22, 23, , 27, 30, 40) sont agencés pour compenser les variations de l'impédance de l'antenne (3) résultant d'une variation de fréquence de transmission. 5. Adaptateur selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel, il est prévu des moyens (41, 60-63) détecteurs de l'impédance d'antenne (3) agencés pour régler les moyens adaptateurs d'impédance (30, 40) et asservir la valeur de l'impédance de ces moyens adaptateurs d'impédance (30, 40) par la valeur de l'impédance de l'antenne (3). 6. Adaptateur selon la revendication 5, dans lequel, l'antenne (3) étant déployable et son impédance variant en fonction de sa longueur, les moyens détecteurs d'impédance comportent un contact (41) mobile sous l'action du déploiement de l'antenne (3) et agencé pour modifier le réglage en fonction de la position du contact (41). 7. Adaptateur selon l'une des revendications 5 et 6, dans lequel les moyens détecteurs d'impédance comportent un dispositif de mesure (51, 52, 61, 63) de la tension aux bornes d'un composant passif du circuit d'aiguillage (1, 101). 8. Adaptateur selon l'une des revendications 5 à 7, dans lequel les moyens adaptateurs d'impédance comportent un transformateur (40) dont le rapport de transformation est contrôlé par les moyens détecteurs (41).