Brevet FR2756637A1 — publié le 19980605

PROCEDE DE COMMUTATION EMISSION/RECEPTION. La présente invention se rapporte aux procédés de commutation émission/réception qui permettent de relier un même transducteur soit à un émetteur, soit à un récepteur, pour faire fonctionner ce transducteur en émission ou en réception. Le problème de relier un même transducteur alternativement à un éo émetteur et à un récepteur s'est posé à l'origine pour les radars. Il s'agissait d'utiliser à l'émission et à la réception la même antenne qui était de grandes dimensions et de ce fait, encombrante, lourde et onéreuse. Divers procédés ont été mis au point pour cela et on citera en particulier l'utilisation de tubes dits TR et anti-TR. Ces moyens sont souvent devenus désuets et sont de toute façon peu adaptés à d'autres problèmes de commutation émission/réception, tels que ceux qui se posent dans les sonars. Pour résoudre ces problèmes, I'invention propose un procédé de commutation émission/réception, dans lequel on connecte un émetteur à découpage équilibré comportant deux branches en parallèle comprenant chacune deux interrupteurs en série, à un transducteur par l'intermédiaire d'un transformateur et de deux diodes montées tête-bêche et connectées en série entre ce transformateur et le transducteur, et on connecte un récepteur aux bornes de ces deux diodes, principalement caractérisé en ce que pour commuter l'ensemble en position de réception, on ferme simultanément les deux interrupteurs des deux branches situées au même niveau par rapport à l'alimentation de ces deux branches. Selon une autre caractéristique, on connecte un ensemble d'émetteurs à un ensemble de transducteurs par l'intermédiaire d'une unique paire de diodes montées tête-bêche et on connecte un récepteur unique aux bornes de cette paire de diodes. Selon une autre caractéristique, on connecte un émetteur unique à un ensemble de transducteurs par l'intermédiaire d'un ensemble de secondaires de transformateurs et d'un ensemble de diodes montées tête- bêche et on connecte un ensemble de récepteurs respectivement aux bornes des paires de diodes de cet ensemble de paires de diodes. D'autres particularités et avantages apparaîtront clairement dans la description suivante, présentée à titre d'exemple non limitatif en regard des figures annexées qui représentent: - la figure 1, un schéma d'un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention; la figure 2, un schéma d'un dispositif selon l'invention étendu au cas de la commutation entre plusieurs transmetteurs et un seul récepteur; et - la figure 3, un schéma d'un dispositif selon l'invention étendu au cas de la commutation entre un transmetteur et plusieurs récepteurs. On a représenté sur la figure 1 un transducteur 101 destiné d'une part à être alimenté par une haute tension modulée pour émettre les signaux acoustiques d'un sonar, et d'autre part à recevoir les signaux acoustiques correspondant aux échos reçus par ce sonar pour alimenter un récepteur, figuré ici par l'amplificateur différentiel 102 d'entrée de ce récepteur. L'émetteur est du type à découpage équilibré, comportant un pont en H formé par quatre interrupteurs 111 à 114 connectés en série/parallèle. Ces interrupteurs ainsi symbolisés sont bien entendu des dispositifs à semi- conducteurs, par exemple des transistors de puissance. L'ouverture et la fermeture de ces quatre interrupteurs selon une séquence déterminée permet d'obtenir sur les sorties de cet émetteur, correspondant aux points communs respectivement des couples d'interrupteurs 111-113 et 112- 114, un signal électrique modulé de grande puissance permettant d'alimenter le transducteur 101. Cette technique est en soi bien connue, par exemple du brevet français N 2 282 742 déposé par la société THOMSON-CSF le 22 aout 1974. L'alimentation du transducteur 101 se fait à partir de cet émetteur par l'intermédiaire d'un premier transformateur d'isolement 103 et d'un réseau passif adaptatif 104. Selon l'invention, on place en série dans le circuit secondaire du transformateur 103 le circuit primaire d'un deuxième transformateur d'isolement 105, dont le circuit secondaire alimente l'amplificateur différentiel 102 d'entrée du récepteur à alimenter par le transducteur 101. En outre, on shunte ce circuit primaire du deuxième transformateur 105 par deux diodes 106 et 107 connectées tête-bêche. De cette manière, lorsque la tension d'émission est émise par l'émetteur, celle-ci est transmise au transducteur 101 depuis le secondaire du transformateur 103 par l'intermédiaire de ces deux diodes tête-bêche qui sont ici saturées par l'important courant correspondant à cette tension d'émission. Ainsi, la tension résiduelle de saturation aux bornes du couple de diodes 106-107 est très faible, de l'ordre de 0,7 V pour des diodes au silicium par exemple, et cette faible tension appliquée à l'amplificateur 102 par le transformateur 105 ne risque pas de détériorer celui-ci. L'information correspondante reçue par le récepteur est éliminée par ailleurs de manière io connue, pour ne pas engendrer des signaux de détection indésirables. En mode émission, le système de commande des interrupteurs 112-114, fonctionne de manière à fermer simultanément les interrupteurs 112 et 113 en ouvrant simultanément les interrupteurs 111 et 114, et vice-versa. Toutes les précautions sont prises pour ne pas entraîner de courtscircuits entre la haute-tension et la masse en fermant simultanément les interrupteurs 111 et 113 ou 112 et 114. De même, dans un but de sécurité, la logique de commande de ces interrupteurs est dans l'art connu prévue pour que les interrupteurs 111 et 112 et les interrupteurs 113 et 114 ne soient pas fermés simultanément. Dans ces conditions, dans l'art connu lorsque l'émetteur ne fonctionne pas, en particulier pendant les périodes de fonctionnement du récepteur, tous les interrupteurs 111 à 114 sont ouverts. Selon l'invention, pendant les périodes destinées à la réception des signaux, on ferme les interrupteurs 113 et 114 simultanément, les interrupteurs 111 et 112 restant bien entendu ouverts pour ne pas court-circuiter la haute-tension. De ce fait, le primaire du transformateur 103 est mis en court-circuit et son impédance est très faible, voire sensiblement nulle. Selon un résultat bien connu du fonctionnement des transformateurs, cette impédance très faible est ramenée sur le secondaire de celui-ci, qui peut être considéré comme un court-circuit. Dans ces conditions, les signaux électriques fournis par le transducteur 101 sous la sollicitation des signaux acoustiques reçus, sont après passage dans le réseau adaptatif 104 directement appliqués au primaire du transformateur 105 sans que le transformateur 103 intervienne sensiblement sur ces signaux. Comme en outre le niveau de ces signaux est faible et largement inférieur au seuil de conduction des diodes 106 et 107, celles-ci n'interviennent pas non plus et n'affaiblissent pas les signaux utiles. Les signaux ainsi appliqués au primaire du transformateur 105 sont transmis au secondaire de ce transformateur et appliqués à l'entrée de I'amplificateur différentiel 102 constituant le premier étage du récepteur du sonar. La fermeture des interrupteurs 113 et 114 permet donc en dehors des périodes d'émission de connecter le transducteur 101 utilisé en réception au récepteur du sonar. En outre, compte tenu de l'équilibrage ]0 naturel des deux branches verticales du pont en H constituant l'émetteur, les perturbations éventuelles arrivant d'une manière quelconque des éléments d'émission, par exemple par l'alimentation ou par la masse, sont appliquées en mode commun au primaire du transformateur 103 et donc n'apparaissent pas sur le secondaire de celui-ci. Le système de réception est donc isolé de _5 manière importante par rapport à ces perturbations éventuelles. On remarque qu'au lieu de fermer les deux interrupteurs 113 et 114 en laissant ouverts les deux interrupteurs 111 et 112, on pourrait fermer ces deux derniers en laissant ouverts les deux autres. Cette solution aurait toutefois le désavantage de ramener le point chaud sur le primaire du transformateur 103, au lieu de la masse, ce qui présente le risque d'avoir plus de perturbations provenant du point chaud que de la masse. Le procédé selon l'invention n'est pas limité à la connexion d'un transducteur à un émetteur unique et à un récepteur unique. Il s'étend également au cas de plusieurs émetteurs et/ou de plusieurs récepteurs. On a représenté sur la figure 2, un exemple de réalisation dans lequel deux transducteurs 211 et 221 sont réunis respectivement à deux émetteurs 212 et 222 ou à un amplificateur d'entrée 202 de réception. Pour cela, le transducteur 211 est réuni à un émetteur 212 par l'intermédiaire d'un premier réseau passif adaptatif 214 et d'un premier transformateur d'émission 213. Le transducteur 221 lui, est réuni à l'émetteur 222 par un deuxième réseau 224 et un deuxième transformateur d'émission 223. Une borne de chacun des secondaires des transformateurs 213 et 223 est réunie directement respectivement aux réseaux 214 et 224. Les deux autres bornes de ces secondaires sont connectées ensemble et réunies simultanément aux deux autres entrées des réseaux 214 et 224 par l'intermédiaire de deux diodes 206 et 207 montées tête-bêche. De cette manière, on peut alimenter séparément les transducteurs 211 et 221 respectivement par les émetteur 212 et 222. Le primaire d'un transformateur de réception 205 est connecté aux bornes des diodes 206 et 207 de manière à alimenter par le secondaire de ce transformateur un amplificateur d'entrée 202 du récepteur qui est ainsi connecté aux transducteurs 211 et 221. Ainsi donc, lorsque l'un au moins des émetteurs fonctionne, il îo alimente le transducteur correspondant. Bien entendu, les deux émetteurs peuvent fonctionner simultanément. En réception par contre, selon le procédé de l'invention, on fermera simultanément les deux interrupteurs inférieurs des émetteurs 212 et 222 de manière à mettre en court-circuit les deux primaires des transformateurs 213 et 223. De cette manière, les secondaires de ces transformateurs présenteront une impédance sensiblement nulle, ce qui permettra d'alimenter par les signaux de réception des transducteurs l'amplificateur de réception commun 202. On obtiendra ainsi une addition des signaux de réception dans cet amplificateur. Dans un autre exemple de réalisation représenté en figure 3, deux transducteurs 311 et 321 peuvent être reliés à un émetteur unique 302 ou à deux préamplificateurs de réception 312 et 322. Pour cela, l'émetteur 302 alimente le primaire d'un transformateur 303 muni de deux secondaires distincts. Ces secondaires alimentent respectivement les transducteurs 311 et 321, l'un par l'intermédiaire d'une paire de diodes 216 et 217 montées tête-bêche, et l'autre par l'intermédiaire d'une paire de diodes 226 et 227 montées tête-bêche. On pourrait aussi utiliser deux transformateurs d'émission distincts dont les primaires seraient mis en série ou en parallèle. Pour simplifier, on n'a pas représenté sur la figure des réseaux d'adaptation tels que les réseaux 214 et 224, mais dans la pratique, on utilisera généralement de tels réseaux. Pour la réception, on utilise deux transformateurs 315 et 325 distincts alimentant deux préamplificateurs de réception 312 et 322. Les primaires de ces transformateurs de réception sont reliés respectivement aux paires de diodes 216-217 et 226-227. Les points froids des transducteurs 311 et 321 sont avantageusement réunis ensemble et à la masse, de manière à éviter le flottement des potentiels. Ce n'est cependant pas obligatoire, chaque transducteur pouvant être relié à une masse. Ainsi donc, en émission le même signal est transmis aux transducteurs 311 et 321. En réception, le modulateur de l'émetteur court-circuite le primaire du transformateur 303 et les secondaires de ces transformateurs présentent ainsi une impédance nulle qui permet de faire parvenir les signaux des transducteurs 311 et 321 directement et respectivement sur les primaires io des transformateurs 315 et 325. Le procédé selon l'invention permet ainsi de réaliser de nombreuses combinaisons d'émetteurs et de récepteurs à partir d'une même antenne de transducteurs Bien entendu, les diodes tête-bêche peuvent être remplacées par tout autre dispositif non linéaire ayant des caractéristiques courant/tension similaires, par exemple des transistors. REVENDICATIONS 1. Procédé de commutation émission/réception, dans lequel on connecte un émetteur à découpage équilibré comportant deux branches en parallèle comprenant chacune deux interrupteurs (111-114) en série, à un transducteur (101) par l'intermédiaire d'un transformateur (103) et de deux diodes montées tête-bêche (106, 107) et connectées en série entre ce transformateur et le transducteur, et on connecte un récepteur (102) aux bornes de ces deux diodes, caractérisé en ce que pour commuter l'ensemble en position de réception, on ferme simultanément les deux interrupteurs (113, 114) des deux branches situées au même niveau par rapport à l'alimentation de ces deux branches. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on i5 connecte un ensemble d'émetteurs (212, 222) à un ensemble de transducteurs (211, 221) par l'intermédiaire d'une unique paire de diodes montées tête-bêche (206, 207) et que l'on connecte un récepteur unique (202) aux bornes de cette paire de diodes. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on connecte un émetteur unique (302) à un ensemble de transducteurs (311, 321) par l'intermédiaire d'un ensemble de secondaires de transformateurs (303) et d'un ensemble de diodes montées tête-bêche (216, 217, 226, 227) et que l'on connecte un ensemble de récepteurs (312, 322) respectivement aux bornes des paires de diodes de cet ensemble de paires de diodes.