Brevet FR2805087A1 — publié le 20010817

L'invention concerne un multiplexeur hyperfréquence avec ajustement de l'écartement du collecteur. Il est courant, dans les systèmes de télécommunication hyperfréquence par satellite, d'utiliser des voies multiples. Ceci nécessite la combinaison ou la séparation des voies pour la transmission ou pour le traitement après acquisition. Cette fonction est généralement prise en charge par un multiplexeur. Un multiplexeur classique est composé d'une série de guides d'ondes d'entrée comprenant en général des éléments formant filtre reliés à un collecteur de guide d'ondes par l'intermédiaire de ports ou iris. Chacun des filtres est accordé et l'iris est conçu pour fournir au système global une efficacité maximale. Les connexions entre les guides d'ondes et les collecteurs doivent être positionnées avec précision en fonction des exigences d'écartement strictes fournies par la longueur d'onde 9 ) de l'énergie hyperfréquence transmise. L'écartement est mesuré le long de l'axe longitudinal du collecteur à partir de l'extrémité fermée. Les exigences d'écartement sont souvent difficiles à respecter du fait des tolérances de fabrication. Toutefois, les systèmes de la technique antérieure ne donnent aucun moyen par lequel les imprécisions d'écartement pourraient être corrigées, une fois le multiplexeur fabriqué et assemblé. Un objectif de la présente invention est donc de proposer un moyen permettant d'ajuster l'écartement du collecteur. Afin d'obtenir des performances optimales du multiplexeur, tout en réduisant les pertes au minimum, l'impédance interne des différents composants doit être adaptée avec précision. Cette procédure d'accord du système nécessite l'équilibrage de centaines de variables, nombre d'entre elles étant extrêmement sensibles du fait de l'environnement haute fréquence. La conception de ces composants est donc devenue un défi technologique difficile. Bien que le problème de l'optimisation puisse être réduit grâce à l'utilisation de diverses techniques de conception, la fabrication précise des composants est rendue difficile, sinon impossible par les limites inhérentes aux tolérances de fabrication. Par conséquent, la conception de ces composants repose finalement sur une expérimentation par tâtonnement au cours de laquelle les multiplexeurs sont fabriqués, testés, modifiés, testés de nouveau et progressivement optimisés. Cependant, des limites existent en ce qui concerne le nombre d'itérations pouvant être employées pour donner des résultats constructifs. I1 est par conséquent souhaitable de proposer d'autres procédés permettant d'accorder un collecteur. Un objectif de la présente invention est donc de proposer un procédé permettant de simuler l'ajustement de l'écartement d'un collecteur en modifiant les dimensions du collecteur afin de changer la longueur d'onde et favoriser l'accord du système entier. Le collecteur de la présente invention est fabriqué à partir d'une section de collecteur primaire à laquelle sont connectés les guides d'ondes d'entrée comprenant des filtres. Une extrémité du collecteur est fermée et l'autre est ouverte de façon à former un port de sortie. Les couplages de filtre sont espacés, sur l'axe longitudinal du collecteur, à une distance prédéterminée de l'extrémité fermée du collecteur. Une série de supports de réglage est montée sur le collecteur en certaines positions, entre les couplages de filtres/guides d'ondes d'entrée. Ces supports contraignent le collecteur et sont fabriqués avec des vis d'ajustement qui les traversent et qui sont reliées mécaniquement au collecteur. Les vis coopèrent avec le support au moyen de filets pour pouvoir être ajustées dans et au dehors du support. Le mouvement de la vis d'ajustement tend à déformer les dimensions du collecteur, ce qui entraîne un ajustement fin de la longueur d'onde (1) dans le guide du multiplexeur. Ce changement des caractéristiques hyperfréquence du collecteur joue le rôle d'un ajustement spatial de la position des guides d'ondes d'entrée. L'invention sera décrite plus en détails ci-dessous, en référence à un exemple particulier de réalisation représenté aux dessins joints parmi lesquels la figure 1 est un schéma du multiplexeur de la présente invention ; la figure 2 est une vue en coupe transversale du support de réglage de la présente invention ; la figure 3 est un graphique représentant la relation qui lie la longueur d'onde (1) du guide d'ondes à la fréquence et aux dimensions du guide d'ondes ; et la figure 4 est un graphique représentant la relation entre les changements de longueur d'onde du guide d'ondes et les ajustements de la largeur du guide d'ondes. Le système de la présente invention est fabriqué pour être utilisé dans un réseau de télécommunication par satellite dans lequel des voies multiples sont nécessaires. Au cours de la procédure de réception et de transmission de signaux hyperfréquence, que ce soit au niveau de la station au sol ou à bord d'un satellite en orbite, il faut combiner ou séparer les voies de communication avant d'effectuer un traitement. Cette tâche est effectuée par un multiplexeur. A des fins d'illustration, un multiplexeur de sortie 1 est selon, en référence à la figure 1. Dans la présente demande, la sortie guidée du multiplexeur 1 est fournie à une antenne en vue de la transmission à une station au sol. Puisqu'il est destiné à être utilisé à bord d'un satellite, le système doit être accordé avec précision puisque aucune correction n'est plus possible une fois qu'il est en orbite. Le multiplexeur 1 est un assemblage de plusieurs guides d'ondes 2 à 4 ayant des filtres de cavité de guide d'ondes 15 à 17 qui sont couplés au collecteur 5, tel que représenté sur la figure 1. Chacun des guides d'ondes d'entrée 2 à 4 reçoit des signaux hyperfréquence au moyen d'un port d'entrée 14 et les guides d'onde sont couplés au collecteur 5 au moyen d'un mécanisme de couplage approprié 22, tel que cela est connu dans la technique. Les guides d'ondes 2 à 4 sont généralement couplés par l'intermédiaire des filtres 15, 16 et 17. Les filtres peuvent être munis de vis d'accord 10, comme cela est utilisé dans la technique antérieure. Le collecteur 5 est fabriqué de façon à posséder une section primaire 7 renfermant un guide d'ondes 6. La section primaire présente un couvercle de fermeture 18 à une extrémité et une sortie 8 à l'autre extrémité. La section primaire 7 peut être fabriquée à partir d'un matériau approprié hautement résistant et de faible poids présentant les caractéristiques de conductivité nécessaires comme un composite renforcé de carbone plaqué argent ou un alliage résistant thermiquement tel que celui vendu sous la marque INVAR. En outre, le guide d'ondes peut être fabriqué à partir de la feuille d'aluminium à parois. En général, le collecteur est fabriqué avec une coupe transversale rectangulaire ayant une paroi large 24 sur le dessus, des parois latérales 25 et une paroi inférieure 26. Les guides d'ondes d'entrée 2 à 4 sont placés le long de la dimension longitudinale du collecteur à des distances x, y et z, respectivement de l'extrémité fermée 18. La longueur d'onde du guide d'ondes est choisie à partir du milieu de la bande du guide d'ondes. La pratique générale consiste à commencer par espacer les guides d'ondes d'entrée à des distances de demi-longueurs d'ondes puis d'ajuster par des incréments croissants ou décroissants. I1 en résulte que les distances par rapport à l'extrémité fermée 18 sont des multiples de demi-longueurs d'ondes, au moins au départ. Selon la présente invention, un procédé et un appareil sont proposés, qui permettent d'ajuster de façon efficace les dimensions X, Y et Z de façon électrique en modifiant légèrement la largeur (w) du guide d'ondes. Selon la présente invention, une série de supports de réglage 9, 11 et 12 est montée sur le guide d'ondes 7 en des emplacements prédéterminés, entre chacun des guides d'ondes d'entrée 2 à 4 et entre le guide d'ondes 3 et l'extrémité fermée 18. Afin d'obtenir une efficacité maximum de l'ajustement, les supports sont placés à mi chemin entre les guides d'ondes entrants, tel que représenté sur la figure 1. Les supports 9, 11, 12 sont immobilisés sur le guide d'ondes au moyen d' éléments d'angle 19 et 21 maintenus en place par des vis 20. Une vis d'ajustement 13 traverse le support et est connectée de façon positive au collecteur 7 par l'intermédiaire d'un tampon 11 fixé au collecteur 7. La vis peut être actionnée pour appliquer une force de déformation 22, sous forme de compression ou de tension, au côté fermé 23 du collecteur 7. Ceci permet d'ajuster la largeur (w) au niveau du collecteur par petits incréments de l'ordre de 0,0254 mm ou 0,001 pouce. Le système global 1 de la présente invention est accordé pour optimiser les performances du multiplexeur tout en réduisant les pertes au minimum. La conception est effectuée en prenant en compte les différentes variables, selon l'expérimentation par tâtonnement actuellement utilisée. Afin d'accorder le multiplexeur de la présente invention, la vis d'ajustement 13 est déplacée vers l'intérieur et vers l'extérieur en appliquant un couple approprié. Ceci déforme suffisamment la largeur (w) du collecteur pour changer la longueur d'onde caractéristique du collecteur. Puisque l'écartement des composants d'entrée du multiplexeur 1 dépend de la longueur d'onde, cet ajustement par déformation a pour effet d'ajuster l'écartement entre les composants d'entrée. Cet ajustement permet un accord précis du multiplexeur 1 que ne peuvent pas effectuer les méthodes de conception actuellement disponibles. Tel que représenté sur la figure 4, l'ajustement de la largeur du collecteur modifie la fréquence on/off du guide d'ondes I,c, égale à 2w. La longueur d'ondes guidée (ly) change selon la formule Xy = Io / (1-1oz/Xc2)1/2. De cette manière, un mécanisme simple et fiable est proposé pour accorder le multiplexeur de l'assemblage. REVENDICATIONS 1. Dispositif permettant de simuler un ajustement des relations spatiales dans un collecteur d'un multiplexeur à guides d'ondes hyperfréquence, en particulier la position de ports de connexion le long du collecteur, ledit collecteur comportant une section allongée à laquelle est connecté au moins un guide d'ondes par l'intermédiaire d'un port de connexion, une extrémité fermée et un port de sortie, ledit appareil comprenant un support de réglage monté sur une paroi extérieure de la section primaire du collecteur en une position le long de l'axe longitudinal du collecteur, située entre ladite extrémité fermée et ledit port de connexion, ledit support étant formé de manière à entourer au moins une partie de ladite paroi extérieure ; un mandrin monté sur ledit support de réglage afin de permettre une engagement positif avec ladite paroi extérieure, ledit mandrin étant monté de façon à exercer une force ajustable sur ladite paroi ; et un dispositif d'actionnement permettant d'entraîner ledit mandrin pour qu'il modifie une dimension du collecteur. 2. Dispositif permettant de simuler un ajustement des relations spatiales dans un collecteur d'un multiplexeur à guide d'ondes hyperfréquence, en particulier la position de ports de connexion le long du collecteur, ledit collecteur comportant une section allongée à laquelle est connecté au moins un guide d'ondes par l'intermédiaire d'un port de connexion, une extrémité fermée et un port de sortie, ledit dispositif étant tel que selon la revendication 1, dans lequel une pluralité de guides d'ondes est reliée par l'intermédiaire de ports de connexion individuels en des positions prédéterminées le long du collecteur et un support de réglage est placé à côté de chacun des ports de connexion. 3. Dispositif permettant de simuler un ajustement des relations spatiales dans un collecteur d'un multiplexeur à guides d'ondes hyperfréquence, en particulier la position de ports de connexion le long du collecteur, ledit collecteur comportant une section allongée à laquelle est connecté au moins un guide d'ondes par l'intermédiaire d'un port de connexion, une extrémité fermée et un port de sortie, ledit dispositif étant tel que selon la revendication 2, dans lequel lesdits supports de réglage sont placés à mi-chemin entre ladite extrémité fermée et ledit port de connexion ou à mi-chemin entre les ports de connexion immédiatement adjacents. 4. Dispositif permettant de simuler un ajustement des relations spatiales dans un collecteur d'un multiplexeur à guides d'ondes hyperfréquence, en particulier la position de ports de connexion le long du collecteur, ledit collecteur comportant une section allongée à laquelle est connecté au moins un guide d'ondes par l'intermédiaire d'un port de connexion, une extrémité fermée et un port de sortie, ledit dispositif étant tel que selon la revendication 1, dans lequel le dispositif d'actionnement.comprend une vis reliant le mandrin au support de réglage afin d'approcher et éloigner de force le mandrin de la paroi dudit collecteur. 5. Procédé permettant de simuler un ajustement des relations spatiales dans un collecteur d'un multiplexeur à guides d'ondes hyperfréquence, en particulier la position de ports de connexion le long du collecteur, ledit collecteur comportant une section allongée à laquelle est connecté au moins un guide d'ondes par l'intermédiaire d'un port de connexion, une extrémité fermée et un port de sortie, ledit procédé comprenant l'étape consistant à déformer suffisamment une paroi du collecteur entre le port de connexion et ladite extrémité fermée pour ajuster la longueur d'onde caractéristique du multiplexeur. 6. Procédé permettant de simuler un ajustement des relations spatiales dans un collecteur de multiplexeur à guides d'ondes hyperfréquence, en particulier la position de ports de connexion le long du collecteur, ledit collecteur comportant une section allongée à laquelle est connecté au moins un guide d'ondes par l'intermédiaire d'un port de connexion, une extrémité fermée et un port de sortie, ledit procédé étant tel que selon la revendication 5, dans lequel ladite étape consistant à déformer une paroi du collecteur comprend les étapes consistant à placer un mandrin de façon qu'il s'engage avec une paroi extérieure du collecteur ; et entraîner ledit mandrin de façon qu'il se place contre ladite paroi extérieure avec une force suffisante pour déformer ladite paroi. 7. Procédé permettant de simuler un ajustement des relations spatiales dans un collecteur de multiplexeur à guides d'ondes hyperfréquence, en particulier la position de ports de connexion le long du collecteur, ledit collecteur comportant une section allongée à laquelle est connecté au moins un guide d'ondes par l'intermédiaire d'un port de connexion, une extrémité fermée et un port de sortie, ledit procédé étant tel que selon la revendication 6, dans lequel le mandrin est placé à côté d'un port de connexion, à mi- chemin entre ledit port et ladite extrémité fermée ou un port de connexion immédiatement adjacent.