Brevet FR2773930A1 — publié le 19990723

MULTIPLEXEUR-DEMULTIPLEXEUR POUR DEUX BANDES HAUTES FRÉQUENCES La présente Invention concerne un multiplexeur- démultiplexeur pour deux bandes hautes fréquences. D'une manière générale, un système de multiplexage permet de réunir sur un même support ou canal de transmission, tel qu'un câble, une antenne,.... des signaux de fréquences différentes. Les solutions technologiques pour réaliser un système de multiplexage sont notamment choisies en fonction des puissances à transmettre, des écarts duplex entre les fréquences, des largeurs des bandes passantes, des isolations entre les accès d'entrée, des pertes,.... A l'heure actuelle, on distingue trois grandes classes de systèmes de multiplexage, à savoir: en pont, à ligne de déphasage et à point commun, ce dernier étant le plus couramment utilisé. A titre d'exemple, un système de multiplexage à point commun peut être constitué de deux filtres passe- bande et de deux liaisons coaxiales reliant les deux filtres à un point commun. Chaque filtre est également relié à un dispositif émetteurrécepteur, et le point commun des deux filtres est relié à une antenne émettrice-réceptrice, par exemple. Dans ce type de système de multiplexage, la liaison coaxiale reliant chaque filtre à leur point commun doit avoir une certaine longueur de manière à ramener une impédance infinie à ce point commun aux fréquences considérées. Plus précisément, les liaisons coaxiales des deux filtres doivent avoir des longueurs Li et L2 telles que: que: (F2) (F1) L1 = ni et L2 = n2 kl k2 o: - n1 et n2 sont des nombres entiers impairs; - X(F2) est la longueur d'onde correspondant à la fréquence centrale du filtre F2; - X(F1) est la longueur d'onde correspondant à la fréquence centrale du filtre F1; - ki est le nombre ayant la valeur 4 si le couplage de sortie du premier filtre Fi est selfique ou la valeur 2 si ledit couplage est capacitif; -k2 est le nombre ayant la valeur 4 si le couplage de sortie du second filtre F2 est selfique ou la valeur 2 si ledit couplage est capacitif; Un tel système de multiplexage est relativement simple, peu onéreux et fonctionne d'une manière globalement correcte. Cependant, compte tenu de la sélectivité propre des lignes coaxiales L1 et L2, si les bandes passantes Fi et F2 sont importantes, alors il devient difficile voire même impossible d'adapter les accès d'entrée des filtres aux extrémités de leurs bandes. Le but de l'invention est de perfectionner un système de multiplexage à point commun de manière à s'affranchir des problèmes posés par les liaisons coaxiales L1 et L2 en supprimant purement et simplement ces liaisons. Autrement dit, l'invention a pour but de concevoir un système de multiplexage dit à point commun sans point commun. A cet effet, l'invention propose un multiplexeur- démultiplexeur pour deux bandes hautes fréquences, comprenant deux filtres passe-bande reliés chacun à un dispositif émetteur- récepteur, caractérisé en ce que les deux filtres sont réunis l'un à l'autre par un dispositif de couplage commun par induction électromagnétique qui est relié à un support ou canal de transmission tel qu'une antenne par exemple. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque filtre passe-bande comprend une succession de résonateurs électromagnétiques, et l'énergie électromagnétique haute fréquence captée par le canal de transmission est injectée dans les deux filtres au moyen d'un résonateur d'injection électromagnétique commun aux deux filtres. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de couplage commun aux deux filtres comprend le résonateur d'injection commun et un couplage électromagnétique ou par induction entre ledit résonateur d'injection commun et le résonateur adjacent de chaque filtre. Selon une application de l'invention aux radio-téléphones mobiles, les deux bandes hautes fréquences sont de l'ordre de 880 MHz-960 MHz ou bande GSM (Global System Communication) et 1710 MHz-1880 MHz ou bande DCS (Digital Communication System), respectivement. D'une manière générale, les deux filtres peuvent être réalisés avec une technologie de type coaxiale, interdigité à air ou à ligne triplaque "stripline", ou en peigne "combline" à air ou à ligne triplaque. Dans le cas de la technologie "combline" ou en peigne, le premier filtre passe-bande comprend m résonateurs, un résonateur d'injection relié à l'émetteur-récepteur associé à la première bande de fréquences, et le résonateur d'injection commun avec le second filtre, et le second filtre passe-bande comprend n résonateurs, un résonateur d'injection relié à l'émetteur-récepteur associé à la seconde bande de fréquences, et le résonateur d'injection commun avec le premier filtre. Le perfectionnement apporté par l'invention permet ainsi de simplifier la structure du multiplexeur- démultiplexeur et de réduire son encombrement pour arriver à une intégration maximale, tout en améliorant les performances. D'autres caractéristiques, avantages et détails de l'invention ressortiront du complément de description qui va suivre en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels: - la figure 1 illustre schématiquement un système de multiplexage à point commun selon l'Art antérieur évoqué en préambule, - la figure 2 illustre un exemple de réalisation du système de multiplexage de la figure 1, et - la figure 3 illustre un exemple de réalisation d'un système de multiplexage selon l'invention. Le système de multiplexage à point commun tel qu'évoqué en préambule et illustré sur la figure 1, comprend deux filtres passe-bande F1 et F2, et deux liaisons coaxiales Li et L2 qui relient les deux filtres F, et F2 à un point commun PC. Les deux filtres Fi et F2 sont également respectivement reliés à deux dispositifs émetteur- récepteur El/Ri et E2/R2. Le point PC commun aux deux filtres Fi et F2 est relié à un canal de transmission tel qu'une antenne A. Si on considère les deux bandes de fréquences de l'ordre de 880 MHz-960 MHz ou bande GSM d'une part et 1710 MHz-1880 MHz ou bande DCS d'autre part, qui sont utilisées par les radio-téléphones mobiles, les liaisons coaxiales L1 et L2 ont des longueurs de l'ordre de 40mm et mm en prenant des fréquences centrales égales à 900 MHz et 1800 MHz. Dans l'exemple de réalisation illustré à la figure 2 pour les deux bandes de fréquences GSM et DCS, les deux filtres passe-bande Fi et F2 sont juxtaposés et réalisés dans une technologie "combline" ou en peigne. Le filtre F1 associé à la bande de fréquences GSM comprend plusieurs résonateurs successifs montés parallèlement les uns aux autres et logés à l'intérieur d'un boiter métallique Bi de forme rectangulaire. Plus précisément, le filtre Fi comprend un résonateur central Rc, deux résonateurs latéraux Rl et deux résonateurs d'injection situés de part et d'autre des deux résonateurs latéraux Rl. Le résonateur d'injection Ril est relié par une ligne coaxiale au dispositif émetteur- récepteur El/R, pour recevoir ou transmettre la bande de fréquence GSM. Le résonateur d'injection Ri2 est relié au point commun Pc pour recevoir ou transmettre la bande de fréquence GSM au moyen de la ligne coaxiale Li d'une longueur de l'ordre de 40mm qui inclut la longueur du résonateur d'injection Ri2. Tous les résonateurs du filtre Fi sont des éléments tubulaires métalliques qui s'étendent sur une longueur de l'ordre de 41mm, le résonateur central Rc ayant un diamètre de l'ordre de 11mm, les résonateurs latéraux Rl ayant un diamètre de l'ordre de 9,5mm, et les résonateurs d'injection Ril et Ri2 ayant un diamètre de l'ordre de 15mm. Les deux résonateurs latéraux Rl sont séparés du résonateur central Rc d'une distance de l'ordre de 12mm, alors que les résonateurs d'injection Ril et Ri2 sont séparés des résonateurs latéraux Rl d'une distance de l'ordre de 3,Smm. Enfin, les deux résonateurs d'injection Ri1 et Ri2 sont séparés des parois adjacentes du boîtier Bi d'une distance de l'ordre de 15mm. D'une manière similaire, le filtre F2 associé à la bande de fréquences DCS comprend un succession de résonateurs logés à l'intérieur d'un boîtier métallique B2 de forme rectangulaire. Plus précisément, le filtre F2 comprend un résonateur central Rc, deux résonateurs latéraux Rl et deux résonateurs d'injection Ril et Ri2 situés de part et d'autre des deux résonateurs latéraux Rl. Le résonateur d'injection Ril est relié par une ligne coaxiale au dispositif émetteur-récepteur E2/R2 pour recevoir ou transmettre la bande de fréquence DCS. Le résonateur d'injection Ri2 est relié au point commun Pc pour recevoir ou transmettre la bande de fréquences DCS au moyen de la ligne coaxiale L2 d'une longueur de l'ordre de 80mm qui inclut la longueur du résonateur d'injection Ri2. Tous les résonateurs du filtre F2 sont des éléments tubulaires métalliques qui s'étendent sur une longueur de l'ordre de 21mm, le résonateur central Rc ayant un diamètre de l'ordre de 10mm, les résonateurs latéraux ayant un diamètre de l'ordre de 9mm, et les résonateurs d'injection Ril et Ri2 ayant un diamètre de l'ordre de 15mm. Les deux résonateurs latéraux Rl sont séparés du résonateur central Rc d'une distance de l'ordre de 11,5mm, alors que les résonateurs d'injection Ril et Ri2 sont séparés des résonateurs latéraux Rl d'une distance de l'ordre de 3,2mm. D'une manière générale, les deux boîtiers B1 et B2 ne forment qu'un seul boîtier qui s'étend sur une longueur de l'ordre de 253mm pour les bandes de fréquences GSM et DCS considérées. Ainsi, dans ce mode de réalisation selon l'Art antérieur, l'énergie électromagnétique qui est captée par l'antenne A est dérivée à partir d'un point commun Pc vers les deux filtres Fi et F2.au moyen des deux liaisons L1 et L2 Le mode de réalisation qui est illustré sur la figure 3, reprend celui de la figure 2 mais en le modifiant selon le perfectionnement de l'invention. Plus précisément, les lignes coaxiales L1 et L2 ainsi que le point commun Pc reliant ces lignes à l'antenne A sont supprimés, et les deux filtres sont réunis l'un à l'autre par un dispositif de couplage commun 10 par induction électromagnétique qui est relié à l'antenne A. Le dispositif de couplage 10 comprend un résonateur d'injection Ri et un couplage par induction entre le résonateur d'injection Ri et le premier résonateur latéral Ri de chaque filtre Fi et F2. Selon un mode préférentiel de réalisation, le filtre passe-bande F1 associé à la bande de fréquences GSM n'est pas modifié par rapport au filtre Fi illustré sur la figure 2, et le résonateur d'injection Ri2 constitue maintenant le résonateur d'injection Ri commun aux deux filtres F1 et F2. Par contre, la seule modification qui intervient au niveau du filtre F2 réside dans la distance qui sépare le résonateur d'injection commun Ri et le premier résonateur latéral Rl, cette distance n'étant plus de l'ordre de 3,2mm mais de l'ordre de 2,Smm. Avantageusement, les deux boîtiers B1 et B2 ne forment qu'un seul boîtier dans lequel sont intégrés les deux filtres F1 et F2, et la longueur de ce boîtier est ramenée à une longueur de l'ordre de 200mm au lieu de 253mm comme dans le cas de la figure 2. Enfin, on notera sur la figure 3 que le résonateur d'injection Ri1 de chaque filtre Fi et F2 est relié au dispositif émetteur-récepteur associé par un connecteur coaxial C, que le résonateur d'injection commun Ri est également relié à l'antenne A par un connecteur coaxial C, et que les résonateurs Rc et Rl de chaque filtre F1 et F2 sont associés à un élément de réglage de type capacitif qui est constitué par une vis V vissée dans le boîtier et dont la tige s'engage plus ou moins à l'intérieur du résonateur. Ainsi, l'énergie électromagnétique captée par l'antenne A n'est plus dérivée à partir d'un point commun Pc et des lignes coaxiales L1 et L2 vers les filtres F1 et F2, mais est directement injectée par le résonateur d'injection commun Ri dans les filtres F1 et F2 par induction électromagnétique. D'une manière générale, l'invention ne se limite pas au mode de réalisation illustré sur la figure 3 o les filtres Fi et F2 comprennent trois résonateurs (m = n = 3). Selon un autre mode de réalisation envisagé pour les mêmes bandes de fréquences GSM et DCS, le filtre F1 (GSM) reste inchangé mais le filtre F2 (DCS) peut comprendre cinq résonateurs avec trois résonateurs centraux et deux résonateurs latéraux. Les résonateurs centraux ont un diamètre de l'ordre de 11,5mm et sont séparés l'un de l'autre d'une distance de l'ordre de 17,5mm. Le résonateur latéral situé du côté de l'émetteur-récepteur E2/R2 a un diamètre de l'ordre de 9,6mm et est séparé du premier résonateur central adjacent d'une distance de l'ordre de 13mm et du résonateur d'injection Ri2 d'une distance de l'ordre de 3,6mm. Le résonateur latéral situé du côté de l'antenne A s'étend sur une longueur de l'ordre de 25mm, a un diamètre de l'ordre de 9,6mm et est séparé du premier résonateur central adjacent d'une distance de l'ordre de 13mm et du résonateur d'injection commun Ri d'une distance de l'ordre de 2,6mm. En outre, on peut appliquer l'invention à d'autres bandes de fréquences que celles envisagées précédemment, sachant que les deux bandes de fréquences ne doivent pas être de préférence trop proches l'une de l'autre mais pas trop éloignées l'une de l'autre. Enfin, le multiplexeurdémultiplexeur selon l'invention peut être réalisé à partir d'autres technologies que celle du "combline", comme cela a déjà été précisé en préambule. REVENDICATIONS 1. Multiplexeur-démultiplexeur pour deux bandes hautes fréquences (B1,B2), comprenant deux filtres passe-bande (F1, F2) reliés à un dispositif émetteur- récepteur (El-R1/E2-R2), caractérisé en ce que les deux filtres (F1, F2) sont réunis l'un à l'autre par un dispositif de couplage commun (10) par induction électromagnétique qui est relié à un support ou canal de transmission (A) tel qu'une antenne par exemple. 2. Multiplexeur-démultiplexeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque filtre passe-bande (F1,F2) comprend une succession de résonateurs, en ce que l'énergie électromagnétique haute fréquence captée par le canal de transmission (A) est injectée dans les deux filtres (F1,F2) au moyen d'un résonateur d'injection commun aux deux filtres. 3. Multiplexeur-démultiplexeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de couplage commun aux deux filtres (F1,F2) comprend le résonateur d'injection commun et un couplage par induction entre ledit résonateur d'injection commun et le résonateur adjacent de chaque filtre (F1,F2). 4. Multiplexeur-démultiplexeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux bandes hautes fréquences (Bi,B2) sont de l'ordre de 880 MHz-960 MHz et 1710 MHz-1880 MHz, respectivement. 5. Multiplexeur-démultiplexeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux filtres (F1,F2) sont réalisés avec une technologie de type coaxiale. 6. Multiplexeur-démultiplexeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux filtres (F1, F2) sont réalisés avec une technologie de type interdigité à air ou à ligne triplaque "stripline". 7. Multiplexeur-démultiplexeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux filtres (F1,F2) sont réalisés avec une technologie "combline" ou en peigne à air ou à ligne triplaque "stripline". 8. Multiplexeur-démultiplexeur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le filtre passe- bande (F1) comprend m résonateurs (Rc,Rl), un résonateur d'injection (Ri,) relié à l'émetteur-récepteur (El-R1) associé à la bande de fréquences (B1) et le résonateur d'injection (Ri) commun avec le filtre (F2), et en ce que le filtre passe-bande (F2) comprend n résonateurs (Rc,Rl), un résonateur d'injection (Ril) relié à l'émetteur- récepteur (E2-R2) associé à la bande de fréquences (B2), et le résonateur d'injection (Ri) commun avec le filtre (F1). 9. Multiplexeur-démultiplexeur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le résonateur d'injection (Ri) commun aux deux filtres (F1,F2) est un élément tubulaire qui s'étend sur une longueur de l'ordre de 40 mm et a un diamètre de l'ordre de 15mm. 10. Multiplexeur-démultiplexeur selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le filtre (F1) comprend trois résonateurs (Rl, Rc,Rl) séparés d'une distance de l'ordre de 11,Smm, et en ce que le résonateur (Rl) du filtre (F1) qui est adjacent au résonateur d'injection commun (Ri) est un élément tubulaire qui s'étend sur une longueur de l'ordre de 40mm, a un diamètre de l'ordre de 9,Smm et est séparé du résonateur d'injection commun d'une distance de l'ordre de 2,5mm. 11. Multiplexeur-démultiplexeur selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le filtre (F2) comprend trois résonateurs (Rl,Rc,Rl) séparés d'une distance de l'ordre de 11,5mm, et en ce que le résonateur (Rl) du filtre (F2) qui est adjacent au résonateur d'injection commun (Ri) est un élément tubulaire qui s'étend sur une longueur de l'ordre de 21mm, a un diamètre de l'ordre de 9mm et est séparé du Il résonateur d'injection commun d'une distance de l'ordre de 2,Smm. 12. Multiplexeur-démultiplexeur selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le filtre (F2) comprend cinq résonateurs, et en ce que le résonateur (Rl) du filtre (F2) qui est adjacent au résonateur commun (Ri) est un élément tubulaire qui s'étend sur une longueur de l'ordre de 25mm, a un diamètre de l'ordre de 9,6mm et est distant du résonateur d'injection commun d'une distance de l'ordre de 2,6mm et du premier résonateur central d'une distance de l'ordre de 13,4mm, et en ce que les résonateurs centraux sont séparés l'un de l'autre d'une distance de l'ordre de 17,5mm. 13. Multiplexeur-démultiplexeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux filtres (F1,F2) sont intégrés dans un boîtier métallique d'une seule pièce.