Brevet FR3023433A1 — publié le 20160108

Dispositif amplificateur à au moins un tube hyperfréquences L'invention porte sur un dispositif amplificateur à au moins un tube 5 hyperfréquences, tel un tube à ondes progressives ou un klystron, notamment pour satellites. Les aménagements de panneaux de satellites supportant la charge utile sont complexes, notamment du fait du manque de flexibilité des 10 dispositifs amplificateurs à au moins un tube hyperfréquences. La figure 1 illustre un tel dispositif amplificateur à au moins un tube hyperfréquences, selon l'état de la technique. 15 Un tel dispositif comprend une partie d'alimentation électrique 1 de l'amplificateur RF et une partie d'amplificateur RF 2. La partie d'alimentation électrique 1 comprend un pré-régulateur 3 à basse tension électrique, un module de gestion 4 de signaux de 20 commande et de télémesure, ainsi qu'un convertisseur 5 en hautes-tensions électriques. On entend par basse tension électrique une tension électrique inférieure à 200 Volts, et par haute tension électrique une tension électrique 25 supérieure à 200 Volts. Le pré-régulateur 3 est relié au bus d'alimentation 6 du satellite par un connecteur d'interface 7, et le module de gestion 4 est relié au bus 8 de signaux de commande et de télémesure par un connecteur d'interface 9; 30 La partie amplificateur RF 2 comprend au moins un tube hyperfréquences 10 muni d'une entrée 11 de signal RF et une sortie 12 de signal RF amplifié. Un câble d'alimentation à haute tension électrique 13 à montage fixe sans connecteur relie la partie d'alimentation électrique 1 de 35 l'amplificateur RF et la partie d'amplificateur RF 2. Pour intégrer un tel dispositif amplificateur il faut deux à trois personnes car l'installation demande beaucoup de précaution. En outre, un tel dispositif complique le montage de ces éléments sur des panneaux de 5 niveaux physiques différents Il est nécessaire de définir les longueurs des câbles électriques de haute tension à un stade très en amont de la phase de définition de la charge utile pour des raisons de temps de cycle de fabrication, ce qui interdit 10 l'optimisation de leur longueur et implique une approche pénalisante de leur dimensionnement, car ces câbles sont longs, lourds et difficiles à installer. Il est impossible, après fabrication d'un tel dispositif amplificateur, de l'interchanger avec un autre. 15 La conception conventionnelle d'un tel dispositif amplificateur utilise un câble à haute tension électrique entraînant des contraintes d'aménagement des équipements sur le panneau de charge utile, une longueur de câble généralement surdimensionnée parce que devant être déterminées très en amont des phases de réalisation. 20 Aussi, de tels modes de réalisation impliquent des surcoûts et surcroîts de masse de la charge utile globale, ainsi que des problèmes de décalage de planning d'avancement lors de l'étape d'intégration ou de remplacement du dispositif amplificateur. 25 Un but de l'invention est de pallier les inconvénients précédemment cités. Aussi, il est proposé, selon un aspect de l'invention, un dispositif 30 amplificateur à au moins un tube hyperfréquences, destiné à être monté sur un satellite, comprenant une section à haute tension électrique directement connectée audit tube ou auxdits tubes hyperfréquences, une section à basse tension électrique, et un ensemble de câblage à basse tension électrique muni de connecteurs basse tension électrique à ses extrémités reliant 35 lesdites sections à basse et haute tensions électriques. Un tel dispositif, dans lequel la partie basse tension et la partie haute tension sont séparées et dans lequel ces deux parties sont reliées par un ensemble de câblage à basse tension électrique muni de connecteurs basse tension électrique à ses extrémités, permet de limiter drastiquement les coûts d'intégration d'un tel dispositif dans un satellite. En effet, il n'est plus nécessaire d'utiliser des longueurs de câbles surdimensionnées, ni d'avoir deux à trois personnes pour effectuer le montage, ni de faire un choix de câble longtemps à l'avance. Un tel dispositif permet d'installer la section à haute tension électrique du dispositif d'amplification au plus près ou sur la même plaque de base que le ou les tubes hyperfréquences, ce qui évite le besoin 15 d'interconnexion par câble à haute tension entre les deux sections, de coût élevé et ne permettant pas d'être déconnectable dans l'environnement spatial (isolements délicats). Dans un mode de réalisation, ledit ensemble de câblage à basse 20 tension électrique comprend au moins un câble d'alimentation électrique à basse tension et un bus de signaux de commande et de télémesure. Ainsi, un tel câble est facile à réaliser et peut alors être équipé de connecteurs à ses deux extrémités. 25 Selon un mode de réalisation, ladite section à basse tension électrique comprend un module pré-régulateur de basse tension électrique, et un module de gestion de signaux de commande et de télémesure. 30 Ainsi, les solutions et technologies utilisées tant en électronique de puissance que pour les circuits de gestion de signaux de télémesure et de télécommande appartiennent à des domaines communs tels que ceux de la basse fréquence et basse tension et peuvent ainsi être regroupées Dans un mode de réalisation, ladite section à haute tension électrique comprend un module générateur de hautes tensions et un module de traitement de signaux de commande et de télémesure. Ainsi, le module générateur de hautes tensions nécessite d'être commandé par des signaux de bas niveaux et doit fournir en retour des informations de télémesure. Le codage et/ou décodage de ces signaux par le module de traitement doivent être réalisés au plus près du module générateur de hautes tensions et afin d'avoir des caractéristiques permettant de les transmettre sans distorsion via le câble. Selon un mode de réalisation, ladite section à basse tension électrique est respectivement connectée audit tube ou auxdits tubes hyperfréquences par un câble à haute tension électrique non-déconnectable. Ainsi, cet arrangement permet un montage compact sans interconnexion à haute tension externe toujours délicate Dans un mode de réalisation, ledit module générateur de hautes 20 tensions électriques de ladite section à haute tension comprend: un module convertisseur de basse tension en hautes tensions; et un module de redressement de hautes tensions et de filtrage. Ainsi, les deux fonctions des modules font appel à des 25 technologies de réalisations très différentes et doivent être séparées. En particulier, la section à haute tension électrique nécessite des précautions d'isolation électrique tout à fait particulières dans sa mise en oeuvre. Par exemple, ladite section à haute tension électrique comprend, 30 en outre, un module de commande d'activation/désactivation du tube ou des tubes hyperfréquences. Ainsi, un tube hyperfréquences nécessite de disposer de nombreuses tensions électriques d'alimentation de ses diverses électrodes 35 différentes et doit être mis en route selon un séquencement tout à fait particulier. Dans un mode de réalisation, ladite basse tension électrique est inférieure à 200 V. Ainsi, la section à basse tension a pour fonction de pré-réguler la tension du bus satellite avant même de la convertir sous forme de tensions ultra stables et utilisables par le tube hyperféquences Selon un mode de réalisation, ladite haute tension électrique est 10 supérieure à 200 V. Ces hautes tensions sont nécessaires pour permettre d'atteindre les paramètres de vitesse, de phase et de focalisation du faisceau d'électrons autorisant le mécanisme d'amplification de l'onde 15 hyperfréquences au sein du tube. Il est également proposé, selon un autre aspect de l'invention, un satellite comprenant un dispositif tel que précédemment décrit. 20 L'invention sera mieux comprise à l'étude de quelques modes de réalisation décrits à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement un dispositif amplificateur à au moins un tube hyperfréquences, selon l'état de la technique; et 25 les figures 2 à 4 illustrent schématiquement un dispositif amplificateur à au moins un tube hyperfréquences, selon divers aspects de l'invention. Sur l'ensemble des figures, les éléments ayant des références 30 identiques sont similaires. Dans la présente description, le dispositif est décrit pour être intégré à un satellite, mais de manière non limitative, car un tel dispositif peut être intégré à tout autre système, notamment spatial. Il est proposé, comme illustré sur la figure 2, un dispositif 35 amplificateur selon un aspect de l'invention. Le dispositif amplificateur comprend une section à basse tension électrique 14, une section à haute tension électrique 15, et au moins un tube hyperfréquencesl6, en l'espèce, de manière non limitative, un seul. La section à basse tension électrique 14 comprend un module pré-régulateur 17 de basse tension électrique, et un module de gestion 18 de signaux de commande et de télémesure. La section à haute tension électrique 15 comprend un module générateur 19 de hautes tensions et un module de traitement 20 de signaux de commande et de télémesure. Un ensemble de câblage 21 à basse tension électrique muni de 15 connecteurs 22 basse tension électrique à ses extrémités relie la section à basse tension électrique 14 et la section à haute tension électrique 15. La section à basse tension électrique 14 est munie d'un connecteur 23 de bus d'alimentation électrique du satellite pour relier le 20 module pré-régulateur 17 de basse tension électrique au bus d'alimentation électrique du satellite, d'un connecteur 24 de bus de signaux de commande et de télémesure du satellite pour relier le module de gestion 18 de signaux de commande et de télémesure et le bus de signaux de commande et de télémesure du satellite, et d'un connecteur 25 interface d'alimentation 25 d'amplificateur-linéariseur pour relier le module de gestion 18 de signaux de commande et de télémesure et l'amplificateur-linéarisateur. Le tube hyperfréquences16 est muni d'une entrée 11 de signal RF et une sortie 12 de signal RF amplifié. 30 La figure 3 illustre un mode réalisation particulier de la figure 2. L'ensemble de câblage 21 à basse tension électrique peut comprendre au moins un câble d'alimentation électrique 21A à basse 35 tension et un bus 21B de signaux de commande et de télémesure. Dans ce mode de réalisation, le module générateur 19 de hautes tensions électriques de la section à haute tension électrique 15 comprend un module convertisseur de basse tension en hautes tensions 19A, et un 5 module 19B de redressement de hautes tensions et de filtrage. En outre, la section à haute tension électrique 15 comprend, en outre un module 28 de commande d'activation/désactivation du tube ou des tubes hyperfréquences, en l'espèce des deux tubes à hyperfréquences 16A 10 et 16B. Ce module 28 de commande d'activation/désactivation des tubes hyperfréquences 16A et 16B permettent de décoder et mettre en forme des signaux issus du module de gestion 18 via le bus 21B et qui sont dédiés au module de traitement 20 intégré à la section à haute tension électrique 15. Le module de gestion 18 est un dispositif interfaçant directement avec le bus de 15 signaux de télécommande et de télémesure et les identifient afin de les adapter et de les orienter vers les fonctions du module pré-régulateur 17 de la section à basse tension électrique 14 soit vers le module de traitement 20 des signaux de commande et de télémesure de la section à haute tension électrique 15 via le câble 21 intégrant le bus 21B pour ce faire. 20 La figure 4 représente schématiquement un mode de réalisation de l'invention dans lequel lesdits tubes hyperfréquences, en l'occurrence les deux tubes hyperfréquences 16A et 16B sont reliés à la section à haute tension électrique 15 par des câbles à haute tension électrique de courte 25 distance 29, i.e une à cinq dizaines de centimètres de longueur bien inférieure à la distance du câble déconnectable 21 ayant pour longueur typique un à cinq mètres. 30 REVENDICATIONS1. Dispositif amplificateur à au moins un tube hyperfréquences (16, 16A, 16B), destiné à être monté sur un satellite, comprenant une section (15) à haute tension électrique directement connectée audit tube ou auxdits tubes hyperfréquences (16, 16A, 16B), une section (14) à basse tension électrique, et un ensemble de câblage (21, 22) à basse tension électrique muni de connecteurs (22) basse tension électrique à ses extrémités reliant lesdites sections (14, 15) à basse et haute tensions électriques. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit ensemble de câblage (21, 22) à basse tension électrique comprend au moins un câble d'alimentation (21A) électrique à basse tension et un bus (21B) de signaux de commande et de télémesure. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite section (14) à basse tension électrique comprend un module pré-régulateur (17) de basse tension électrique, et un module de gestion (18) de signaux de commande et de télémesure. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite section (15) à haute tension électrique comprend un module générateur (19) de hautes tensions électriques et un module (20) de traitement de signaux de commande et de télémesure. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite section (14) à basse tension électrique est respectivement connectée audit tube ou auxdits tubes hyperfréquences (16, 16A, 16B) par un câble à haute tension électrique non-déconnectable (29). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit module générateur (19) de hautes tensions électriques de ladite section (15) à haute tension comprend: un module convertisseur (19A) de basse tension en hautes tensions; et un module (19B) de redressement de hautes tensions et de filtrage. 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel ladite section (15) à haute tension électrique comprend, en outre, un module de commande (28) d'activation/désactivation du tube ou des tubes hyperfréquences. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite basse tension électrique est inférieure à 200 V. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite haute tension électrique est supérieure à 200 V. 10. Satellite comprenant un dispositif selon l'une des revendications précédentes.25