Brevet FR2818809A1 — publié le 20020628

La présente invention concerne un dispositif de filtrage d'ondes électromagnétiques, plus particulièrement un dispositif de filtrage adapté aux systèmes de communication sans fil utilisés notamment dans la diffusion d'applications multimedia par voie hertzienne. Avec l'arrivée du numérique qui permet de traiter des débits d'information de plus en plus importants, on se trouve confronté à un problème de largeur de bande de fréquence disponible pour la diffusion des applications multimedia par voie hertzienne. Pour un débit adéquat, la tendance est de monter en fréquence vers les bandes encore libres. Ainsi, io de nouveaux systèmes radios bidirectionnels ont fait leur apparition dans les bandes millimétriques. On connaît notamment le système MWS pour " Multimedia Wireless System " qui occupe 3 GHz de bande de fréquence entre 40,5 et 43, 5 GHz. Ces systèmes fixes reposent sur un déploiement cellulaire du type de celui utilisé pour la téléphonie mobile (GSM). Afin d'éviter les interférences entre cellules, ces systèmes utilisent un motif comportant un nombre suffisant de cellules, chaque cellule de ce motif se différencie des autres par sa bande de fréquence mais aussi par la polarisation utilisée par les antennes. Ceci permet d'éloigner au maximum deux abonnés utilisant la même fréquence et la même polarisation et de limiter ainsi les risques d'interférences. D'autre part, ces systèmes étant bidirectionnels, ils peuvent émettre en " full duplex " ou bidirectionnel simultané. Dans ce cas, la partie émission ou réception côté abonné doit répondre à des contraintes sévères d'isolation entre l'émission et la réception. Il faut donc assurer un écart de fréquence suffisant entre la voie montante et la voie descendante pour maîtriser la réalisation du diplexeur et limiter le coût du terminal abonné. Il est donc nécessaire de sélectionner simultanément deux filtres qui formeront le diplexeur permettant d'isoler la voie d'émission et la voie de réception. L'écart en fréquence étant fixé par les contraintes de réalisation du module émission / réception, il existe un certain nombre de couples de filtres d'émission et de réception ou filtres RxTx permettant de couvrir en totalité le plan de fréquence nécessaire au déploiement. Pour assurer un déploiement correct d'un système de ce type. il est donc nécessaire d'avoir plusieurs modèles de modules émetteur / récepteur abonnés fonctionnant dans plusieurs bandes de fréquence. Cette multiplicité des configurations pose des problèmes de coûts pour la fabrication en série du terminal abonné, ce problème étant d'autant plus aigu que la bande de fréquence à partager est plus importante. Une solution pour éviter d'avoir plusieurs versions de modules émetteur / récepteur en fonction de la bande de fréquence désirée consiste à concevoir un module émetteur / récepteur comportant tous les filtres 0o couvrant le plan de fréquence, le choix des filtres se faisant par commutation électronique à l'aide de diodes. Toutefois, I'utilisation et le nombre de diodes nécessaires pour réaliser le module émetteur / récepteur ont tendance à augmenter le coût du terminal. D'autre part, les circuits de commutation entraînent des pertes aux fréquences millimétriques et dégradent les performances du module émetteur / récepteur. Si l'on tient compte du fait que la sélection de la bande de fréquence et de la polarisation du signal ne sera faite qu'une seule fois lors de l'installation du terminal chez l'abonné, la solution ci-dessus apparaît beaucoup trop complexe et coûteuse. La présente invention a donc pour but de proposer un dispositif de filtrage d'ondes électromagnétiques qui permet de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus. La présente invention a donc pour objet un dispositif de filtrage d'ondes électromagnétiques, caractérisé en ce qu'il est constitué par un élément en barillet comprenant au moins une paire de filtres en guide d'ondes, chaque filtre fonctionnant dans une bande de fréquences spécifique. Selon un mode de réalisation, I'élément en barillet est un élément cylindrique pouvant tourner autour d'un axe, muni parallèlement à l'axe, de guide d'ondes positionné sur un cylindre centré sur l'axe. Les guides d'ondes sont formés par des cavités cylindriques qui peuvent être de forme circulaire, rectangulaire ou carrée. Dans ce cas, les paires de filtres sont toutes disponibles sur une pièce présentant un axe de révolution et la sélection du diplexeur se fait par une rotation de cette pièce qui vient se mettre en contact avec l'antenne source et le bloc émission / réception du dispositif émetteur / récepteur. En utilisant ce dispositif, une seule pièce compacte comportant l'ensemble des paires de filtres est réalisée. Une fois la sélection effectuée par l'installateur, une parfaite continuité des guides d'ondes est assurée par serrage de l'ensemble. Les signaux émis peuvent être de même polarisation ou de polarisation croisée. La connexion du dispositif de filtrage à l'antenne source est réalisée soit à l'aide d'un Té en guide d'ondes ou à l0 l'aide d'un orthomode. D'autre part, le dispositif de filtrage est connecté au module émetteur / récepteur par un élément comportant deux tronçons de guides d'ondes. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation préférentiel, cette description étant faite avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: Figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de réception / émission d'ondes électromagnétiques conforme à la présente invention. Figure 2 est une vue en coupe montrant la position des filtres dans l'élément en barillet. A titre d'exemple, la présente invention sera décrite en se référant à un dispositif de filtrage d'ondes électromagnétiques adapté pour fonctionner dans le système MWS. Comme mentionné ci-dessus, le système MWS (Multimedia Wireless System en langue anglaise) occupe 3 GHz de fréquence autour des fréquences 40,5 GHz à 43,5 GHz. Dans le cas d'une utilisation en " Full Duplex ", chaque opérateur se verra attribuer des fréquences spécifiques pour les voies descendante et montante. Un des plans de fréquences proposé offre trois combinaisons tout en conservant l'écart Duplex suffisant, à savoir 1 GHz à 40 GHz. Pour chaque combinaison, sont réservés: - 300 MHz pour les canaux montants, - 700 MHz pour les canaux descendants. Trois combinaisons possibles sont représentées sur le tableau A Tableau A Combinaison 1 2 3 Voie montante 40,5 - 40,8 42,5 - 42,8 41,5 - 41,8 tVoie descendante 41,8 - 42,5 40,8 - 41,5 42,8 - 43,5 D'autre part, afin de proposer un motif plus riche, I'émission et la réception sont réalisées en polarisation croisée dans chaque cellule. Cela permet de réutiliser, dans des cellules proches, les mêmes fréquences d'émission et de réception. Sur la figure 1, on a représenté un dispositif de filtrage permettant o0 à un seul module émetteur / récepteur de couvrir toutes les combinaisons de fréquences nécessaires pour le déploiement. Comme représenté sur la figure, le dispositif comporte donc une antenne source 1 destinée à recevoir ou à émettre des ondes électromagnétiques, un dispositif de filtrage 2 constitué par une pièce compacte en rotation qui sera décrite plus en détail ci-après, un module émetteur / récepteur 3 constitué de manière connue d'une voie émission et d'une voie réception, ce module émetteur / récepteur étant monté sur un élément support 4 permettant une rotation du module de de manière à permettre une utilisation en polarisation croisée. Par exemple, la réception est en polarisation horizontale et l'émission en polarisation verticale et après rotation de 90 C de l'ensemble, la réception se trouve en polarisation verticale et l'émission en polarisation horizontale. D'autre part, pour permettre la connexion des trois éléments ci-dessus à savoir l'antenne-source 1, le dispositif de filtrage 2 et le module émetteur/récepteur 3, le dispositif comporte un premier élément de connexion 5 entre l'antenne source 1 et le dispositif de filtrage 2, cet élément de connexion 5 étant constitué par un Té en guide d'ondes comportant un élément de guide d'ondes côté antenne source et deux tronçons de guide d'ondes non-représentés côté dispositif de filtrage, comme symbolisé par les flèches f. f. De même, un second élément de connexion 6 est prévu entre le module émetteur / récepteur 3 et le dispositif de filtrage 2. Cet élément de connexion 6 est constitué par un tronçon comportant deux guides d'ondes 6a, 6b positionnes sur une même diagonale. Les guides d'ondes de I'élément en Té ou de l'élément 6 présentent une même section que les filtres du dispositif en barillet, à savoir une section circulaire dans le mode de réalisation représenté. On décrira maintenant, de manière plus détaillée, le dispositif de filtrage 2 conforme à la présente invention. Ce dispositif de filtrage est 0o constitué par un élément en barillet comprenant trois paires de filtres en guide d'ondes dans le mode de réalisation représenté, chaque filtre fonctionnant dans une bande de fréquence spécifique. Ainsi, comme représenté sur les figures, l'élément en barillet 2 est constitué par un élément cylindrique massif réalisé en laiton, aluminium ou similaire et pouvant tourner autour de son axe 20, cet élément ayant une forme en coupe circulaire dans le mode de réalisation représenté. Cette pièce cylindrique massive est munie parallèlement à son axe de 6 cavités cylindriques couplées par paires, à savoir les cavités 21a- 21b, 22a-22b, 23a-23b sur la figure 2. Chaque cavité cylindrique forme un guide d'ondes qui fonctionne à une fréquence différente. Le guide d'ondes pourra être de section circulaire, comme représenté sur la figure 1 ou de section rectangulaire, comme représenté sur la coupe, ou de section carrée. Comme représenté sur les figures, les filtres formant une paire 21a-21b, 22a22b, 23a-23b sont placés sur une même diagonale. Dans le mode de réalisation, chaque filtre en guide d'ondes circulaire est donc constitué de cavités couplées par des iris qui offrent les mêmes performances dans les deux polarisations. Un filtre de ce type est décrit par exemple dans la demande de brevet français n 00 13582 du 18 octobre 2000 au nom de la demanderesse. Le dispositif décrit ci-dessus est utilisé de la manière suivante. Lors de la construction du dispositif émetteur / récepteur, I'installateur sélectionne la paire de filtres d'émission et de réception qui doit être utilisée en les positionnant en face du moyen de connexion 6, comme représenté par les flèches f et f. Ensuite, le Té est correctement positionné en face des deux filtres sélectionnés et l'ensemble est serré de manière à réaliser une seule pièce compacte. Ainsi la présente invention permet de réaliser un dispositif émetteur / récepteur " universel " répondant aux nécessités de planification d'un système radio-cellulaire. A l'intérieur d'une même cellule, tous les dispositifs émetteur / récepteur sont configurés de la même manière. La 1o sélection ne se fait qu'à la mise en service du terminal chez l'abonné. L'utilisation d'un dispositif de filtrage tel que décrit ci-dessus permet des coûts de réalisation et de fabrication très réduits. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de filtrage d'ondes électromagnétiques, caractérisé en ce qu'il est constitué par un élément en barillet (2) comprenant au moins une paire de filtres (21a-21b, 22a-22b, 23a-23b) en guide d'ondes, chaque filtre fonctionnant dans une bande de fréquences spécifique. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément en barillet est un élément cylindrique rotatif autour d'un axe 20 io muni, parallèlement à l'axe, de guides d'ondes (21a-21b, 22a-22b, 23a-23b) positionnes sur un cylindre centré sur l'axe. 3 - Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les guides d'ondes sont formés par des cavités cylindriques. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cavité cylindrique est de section circulaire, rectangulaire ou carrée. - Dispositif selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce 2o que la cavité cylindrique est munie d'iris de couplage. 6 - Dispositif de réception / émission d'ondes électromagnétiques comprenant une antenne-source (1), un dispositif de filtrage (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, un module émetteur / récepteur d'ondes électromagnétiques (3), caractérisé en ce qu'il comporte un élément de connexion (5) de l'antenne-source à la paire de filtres sélectionnée du dispositif de filtrage. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément de connexion est constitué par un élément en Té ou un orthomode. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la paire de filtres sélectionnée du dispositif de filtrage est connectée au module émetteur / récepteur par un élément (6) comportant deux tronçons (6a, 6b) de guide d'ondes.