Brevet FR2765047A1 — publié le 19981224

DISPOSITIF DE TELEBOUCLAGE La présente invention concerne un dispositif de télébouclage destiné à transposer en fréquence un signal hyperfréquence de fréquence fl en un signal hyperfréquence de fréquence f2. L'invention trouve tout particulièrement son application. dans la réalisation d'équipements pour faisceaux hertziens millimétriques. Les liaisons hertziennes sont organisées autour de stations terminales et de stations relais. Les faisceaux hertziens étant bidirectionnels, on retrouve dans chacune de ces stations une chaîne de réception et une chaîne d'émission. Une station terminale 1 est représentée à la figure 1. Cette station est connectée à une antenne 2 par l'intermédiaire d'un guide d'ondes 3. Comme cela est indiqué précédemment, elle comporte une chaîne d'émission 4 et une chafne de réception 5. Les fréquences de travail de ces chaînes sont respectivement les fréquences fl et f2, de l'ordre d'une trentaine de gigahertz. Pour que l'antenne 2 soit utilisée simultanément pour l'émission et pour la réception, la station comporte par ailleurs un duplexeur 6. Enfin, pour détecter toute défaillance de l'un de ses éléments, la station comprend de manière classique un dispositif de télébouclage 7 qui est, en quelque sorte, un circuit de surveillance du fonctionnement de la station. Ce dispositif est intercalé entre l'antenne 2 et le duplexeur 6. Pendant le mode émission/réception de la station, ce dispositif est complètement transparent et n'intervient pas dans la transmission du signal de fréquence fl ou dans la réception du signal de fréquence f2. En revanche, lorsque ce dispositif est activé, il permet de réaliser un bouclage de la chaîne d'émission de la station sur sa chaîne de réception pour s'assurer du bon fonctionnement de la station terminale. Bien entendu, pendant qu'il est actif, les stations terminales ou les stations relais qui sont en relation avec cette dernière, sont mises en veille. Pour effectuer ce bouclage, le dispositif de télébouclage effectue une transposition en fréquence sur le signal de fréquence fl issu de la chaîne d'émission pour le transformer en un signal de fréquence f2 exploitable par la chaîne de réception de la station terminale. Actuellement, le dispositif de télébouclage le plus couramment employé est réalisé au moyen d'une diode et d'un oscillateur local résonnant à la fréquence fl-f2 (appelée fréquence duplex fd). I1 est représenté à la figure 2. I1 comprend une diode 8 montée à l'intérieur du guide d'ondes 3 reliant l'antenne 2 au duplexeur 6. L'anode de la diode est connectée à la paroi du guide d'ondes et sa cathode est reliée par l'intermédiaire d'un fil à l'oscillateur local. La portion du fil disposée à l'intérieur du guide d'ondes permet à la fois de capter le signal de fréquence fl se propageant dans le guide d'ondes 3, d'acheminer le signal de fréquence fl-f2 vers la diode qui effectue le mélange et de transmettre le signal de fréquence f2 issu du mélange des signaux de fréquence fl et fd dans la diode. La diode 8 étant un composant non linéaire, elle effectue en effet un mélange du signal de fréquence fl avec le signal de fréquence fl-f2 issu de l'oscillateur local et produit en conséquence, un signal de fréquence f2 qui sera exploitable par la chaîne de réception de la station. Par ailleurs, pour être pleinement efficace, la diode 8 est positionnée au milieu d'un coté du guide d'ondes et son axe est parallèle à l'axe du champ électrique E des ondes électromagnétiques circulant dans le guide d'ondes. Ce dispositif, bien que très largement utilisé, comporte cependant quelques inconvénients. Tout d'abord, la présence de la diode à l'intérieur du guide d'ondes perturbe la propagation des ondes dans le guide d'ondes. Elle constitue un obstacle au cheminement de l'onde dans le guide et il en résulte l'apparition d'un coefficient de réflexion à cet endroit du guide d'ondes. Par ailleurs, tous les paramètres relatifs à l'absorption du signal de fréquence fl par le dispositif ainsi que ceux relatifs au niveau de mélange dans la diode sont dépendants de la position de la diode et du fil dans le guide d'ondes et de leurs dimensions. Le réglage de ces paramètres d'absorption et de niveau du mélange est par conséquent très difficile car il se fait généralement en "tordant" le fil jusqu'à obtenir les valeurs de paramètres désirées. L'invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant un dispositif de télébouclage permettant un réglage plus simple et plus rapide. Selon l'invention, on prévoit de placer les éléments du dispositif de télébouclage à l'extérieur du guide d'ondes afin de ne pas perturber la propagation des ondes circulant dans le guide d'ondes. On prévoit également l'utilisation de lignes sans pertes de longueur définie pour le transport des signaux hyperfréquence en dehors du guide d'ondes. L'invention a donc pour objet un dispositif de télébouclage destiné à transposer en fréquence un signal hyperfréquence de fréquence fl circulant dans un guide d'ondes en un signal hyperfréquence de fréquence f2, la transposition étant effectuée au moyen d'une diode et d'un oscillateur local résonant à la fréquence fl-f2, avec fl-f2 fl ou f2, les signaux de fréquence fl et f2 ayant des longueurs d'onde toutes deux voisines d'une valeur X, caractérisé en ce que le dispositif est monté à l'extérieur du guide d'ondes et en ce qu'il comporte - une première ligne de longueur B/2 dont une première extrémité est légèrement introduite dans le guide d'ondes et sert d'antenne pour recevoir le signal de fréquence fl ainsi que pour émettre le signal de fréquence 2, et dont une seconde extrémité est connectée à une première électrode de la diode, - une seconde ligne de longueur B/2 dont la première extrémité est connectée à la première électrode de ladite diode et dont la seconde extrémité est non connectée, pour ramener une très haute impédance à la première extrémité de la première ligne; - une troisième ligne dont la longueur est proche de B/4 sans y être égale, la première extrémité de ladite troisième ligne étant connectée à une seconde électrode de ladite diode et sa seconde extrémité étant non connectée, - une quatrième ligne de longueur B/4 dont la première extrémité est connectée à la seconde électrode de ladite diode et dont la seconde extrémité est connectée d'une part à un stub et d'autre part à la sortie de l'oscillateur local, le stub étant destiné à ramener une impédance nulle pour les signaux de longueur d'onde X sur la seconde extrémité de la quatrième ligne, et - une cinquième ligne de longueur k/4 dont la première extrémité est connectée à la première électrode de ladite diode et dont la seconde extrémité est connectée à la masse. Avantageusement, le dispositif de télébouclage comporte une première suite de plots de prolongement de ligne au-delà de l'extrémité non connectée de la deuxième ligne que l'on peut raccorder par soudage à celle-ci pour ajuster sa longueur et ainsi ajuster l'impédance ramenée à l'extrémité non connectée de la première ligne. De cette manière, on règle le niveau d'absorption du dispositif. Le dispositif de télébouclage comporte en outre une seconde suite de plots de prolongement de ligne audelà de l'extrémité non connectée de la troisième ligne que l'on peut raccorder par soudage à celle-ci pour ajuster sa longueur et pour régler par conséquent le niveau du mélange des signaux dans la diode. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels, outre les figures 1 et 2 déjà décrites, - la figure 3 représente un mode de réalisation du dispositif de télébouclage selon l'invention, et - la figure 4 représente une vue de face d'un support prévu pour adapter le dispositif de télébouclage de l'invention sur un guide d'ondes. Dans les équipements de transmission tels que représentés à la figure 1, les fréquences d'émission et de réception fl et f2 sont très proches; les signaux correspondants ont donc des longueurs d'onde voisines d'une valeur k. Pour le traitement du signal hyperfréquence de fréquence fl en dehors du guide d'ondes, on va utiliser des lignes sans pertes de longueur définie du type "microstrip. En effet, en hyperfréquence, la dimension des lignes n'est pas négligeable devant la longueur d'ondes des signaux employés et par conséquent, le courant et la tension varient le long de ces lignes. I1 en est de même pour l'impédance qui est le rapport de la tension sur le courant. I1 faut donc tenir compte de la longueur de ces lignes pour transmettre convenablement les signaux hyperfréquence. En se référant à la figure 3, le dispositif de télébouclage 7 comporte tout d'abord une première ligne sans pertes 9 de longueur B/2 destinée à acheminer le signal de fréquence fl vers la diode hyperfréquence 8. Cette ligne est connectée par l'une de ses extrémités à une première électrode de la diode 8. Cette diode a pour rôle d'effectuer le mélange du signal de fréquence fl avec le signal de fréquence fl-f2. La ligne 9 est légèrement introduite dans le guide d'ondes 3 pour capter le signal de fréquence fl. La ligne 9 permet également de ramener dans le guide d'ondes 3 le signal de fréquence f2 généré dans la diode hyperfréquence. Pour que la ligne 9 ne perturbe pas la propagation des ondes dans le guide 3, le dispositif comporte une seconde ligne sans pertes 10 de longueur k/2 prévue pour ramener un circuit ouvert à l'extrémité non connectée de la ligne 9. Pour se faire, une des extrémités de la ligne 10 est raccordée à l'extrémité connectée de la ligne 9 et son autre extrémité est laissée non connectée. Avantageusement, le dispositif comporte également une suite de plots de prolongement de ligne 15 au-delà de l'extrémité non connectée de la ligne 10 que l'on peut raccorder par soudage à celle-ci pour ajuster sa longueur, et régler ainsi l'impédance ramenée à l'extrémité non connectée de la ligne 9. Le niveau d'absorption du dispositif 7 peut par conséquent être réglé par cette suite de plots. Le dispositif de télébouclage comporte également une troisième ligne sans perte 11 dont la longueur est proche de B/4 sans y être égale. Cette ligne est raccordée par une extrémité à la deuxième électrode de la diode 8 et son autre extrémité est laissée non connectée. Cette ligne est destinée à ramener une impédance très faible sur la deuxième électrode de la diode pour que le signal de fréquence fl traverse cette dernière. La longueur de cette ligne est de préférence légèrement inférieure à k/4 de manière à ce que le niveau du signal hyperfréquence sur la deuxième électrode ne soit pas nul et que la diode puisse effectuer le mélange du signal de fréquence fl avec le signal de fréquence fl-f2 qui arrive sur cette même électrode. Une suite de plots de prolongement de lignes 16 est disposée au-delà de l'extrémité non connectée de la ligne 11; ces plots peuvent être raccordés par soudage à la ligne 11 pour ajuster sa longueur et ainsi régler le niveau de mélange dans la diode 8. Le dispositif de télébouclage 7 comporte par ailleurs une quatrième ligne sans perte 12 de longueur B/4 raccordée par une première extrémité à la seconde électrode de la diode 8 et par une seconde extrémité à un stub 13 et à l'oscillateur local 8'. Le stub 13 est destiné à ramener un court-circuit sur la deuxième extrémité de la ligne 12. Dans le schéma de la figure 3, le stub 13 est un "papillon". On aurait pu également utiliser une ligne quart d'onde à la place du stub. La ligne 12 permet à la fois d'acheminer le signal de fréquence fl-f2 issu de l'oscillateur local et d'isoler l'oscillateur local du point de vue hyperfréquence. Enfin, le dispositif de télébouclage 7 comprend une ligne sans perte 14 de longueur k/4 connectée d'une part à la première électrode de la diode 8 et d'autre part à la masse. Cette ligne est destinée à refermer le trajet du signal de fréquence fl-f2. Dans l'exemple de la figure 3, l'oscillateur local 8' est muni d'une résistance de protection 17 montée en parallèle sur sa sortie pour protéger la diode hyperfréquence 8 contre d'éventuelles décharges électrostatiques. Dans un mode de réalisation particulier, l'oscillateur local 8' peut être réalisé à partir d'un quartz délivrant un signal de fréquence fl-f2/10 suivi d'un redresseur double alternance, la diode de mélange 8 effectuant une multiplication par 5 de la fréquence du signal issu du redresseur ainsi que le mélange avec le signal de fréquence fl. La figure 4 représente une vue de face d'un support prévu pour adapter le dispositif de télébouclage de l'invention sur un guide d'ondes. Ce support est une plaque rectangulaire, de préférence en téflon, dans laquelle ont été aménagées deux ouvertures, l'une pour recevoir le dispositif de télébouclage 7 et l'autre pour recevoir le guide d'ondes 3. Pour engager légèrement la ligne 9 du dispositif dans le guide d'ondes, ce dernier comporte un orifice prévu à cet effet sur l'une de ses parois latérales. Bien qu'un seul mode de réalisation ait été décrit à la figure 3, il est évident que toute modification apportée par l'homme du métier dans le même esprit ne sortirait pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de télébouclage destiné à transposer en fréquence un signal hyperfréquence de fréquence fl circulant dans un guide d'ondes (3) en un signal hyperfréquence de fréquence f2, la transposition étant effectuée au moyen d'une diode (8) et d'un oscillateur local (9) résonant à la fréquence fl-f2, avec fl-f2 caractérisé en ce que le dispositif est monté à l'extérieur du guide d'ondes (3) et en ce qu'il comporte - une première ligne (9) de longueur R/2 dont une première extrémité est légèrement introduite dans le guide d'ondes (3) et sert d'antenne pour recevoir le signal de fréquence fl ainsi que pour émettre le signal de fréquence 2, et dont une seconde extrémité est connectée à une première électrode de la diode (8), - une seconde ligne (10) de longueur k/2 dont la première extrémité est connectée à la première électrode de ladite diode (8) et dont la seconde extrémité est non connectée, pour ramener une très haute impédance à la première extrémité de la première ligne (9); - une troisième ligne (11) dont la longueur est proche de k/4 sans y être égale, la première extrémité de ladite troisième ligne (11) étant connectée à une seconde électrode de ladite diode (8) et sa seconde extrémité étant non connectée, - une quatrième ligne (12) de longueur B/4 dont la première extrémité est connectée à la seconde électrode de ladite diode (8) et dont la seconde extrémité est connectée d'une part à un stub (13) et d'autre part à la sortie de l'oscillateur local (9), le stub (13) étant destiné à ramener une impédance nulle pour les signaux de longueur d'onde X sur la seconde extrémité de la quatrième ligne (12), et - une cinquième ligne (14) de longueur k/4 dont la première extrémité est connectée à la première électrode de ladite diode (8) et dont la seconde extrémité est connectée à la masse. 2 - Dispositif de télébouclage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une première suite de plots de prolongement de ligne (15) au-delà de l'extrémité non connectée de la deuxième ligne (10) que l'on peut raccorder par soudage à celle-ci pour ajuster sa longueur. 3 - Dispositif de télébouclage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une seconde suite de plots de prolongement de ligne (16) au-delà de l'extrémité non connectée de la troisième ligne (11) que l'on peut raccorder par soudage à celle-ci pour ajuster sa longueur.