Brevet FR3056042A1 — publié le 20180316

Chaîne de réception radiofréquence redondante à refroidissement à température cryogénique La présente invention appartient au domaine des systèmes de réception de signaux radiofréquences de faible puissance. Plus particulièrement l'invention concerne une chaîne de réception radio 5 hautes fréquences et à faible bruit adaptée à la réception des signaux faibles émis en particulier par des véhicules spatiaux plus ou moins distants. En matière de communications dans le domaine radiofréquence, il est parfois nécessaire de détecter et amplifier des signaux de très faibles puissances. 10 Cette situation se trouve en particulier dans les cas où l'émetteur des signaux, parfois lui-même de faible puissance, se situe à de grandes distances ou que les conditions d'émission et ou de réception sont défavorables. Les réponses à l'amélioration de la réception des signaux radio sont 15 connues et largement appliquées. En général il n'est pas ou plus possible d'agir sur les conditions d'émission, puissances des émetteurs, gains des antennes ..., l'émetteur étant inaccessible. La solution consiste donc à améliorer le rapport signal sur bruit du récepteur au sol dont un indice de qualité est donné par le rapport G/T ou G 20 représente le gain de l'antenne et T (K) la température de bruit des équipements de la chaîne de réception. Le gain de l'antenne G, qui agit directement sur la puissance du signal reçu, est en pratique amélioré en augmentant les dimensions de l'antenne et trouve à un moment des limites opérationnelles et ou de coût qui conduisent à 25 agir sur la température de bruit T pour diminuer le bruit interne du récepteur. Dans une chaîne de réception, les composants traitant des signaux de très faible puissance sont les plus sensibles à la température de bruit. Les composants les plus critiques sont les premiers amplificateurs raccordés à l'antenne dans la 3056042 2 chaîne de réception en raison des faibles puissances des signaux reçus. Pour ces composants sensibles, il est d'usage d'en abaisser la température en fonctionnement à des températures cryogéniques, en général en dessous de 120 K, et en pratique jusqu'à des températures de quelques Kelvin. Le maintien d'une chaîne de réception à de telles basses températures est obtenu en plaçant les amplificateurs dans une enceinte refroidie d'un cryostat. Les dispositifs connus, comme dans l'exemple d'architecture schématisé sur la figure 1, utilise en pratique des amplificateurs cryogéniques AC1, AC2, un amplificateur cryogénique consistant en un amplificateur faible bruit LNA1, LNA2 10 refroidi dans un cryostat ayant son générateur de froid. Dans une telle architecture le remplacement d'un amplificateur cryogénique est facilement réalisable en cas de panne, de l'amplificateur faible bruit ou du générateur de froid, sans arrêter les autres amplificateurs. Mais cette architecture s'avère pénalisante en termes d'intégration de la chaîne de réception 15 et en termes de maintenance du dispositif. Une telle panne, en particulier lorsque liée à une défaillance du générateur de froid, est d'autant plus gênante que les différents amplificateurs sont dédiés à l'amplification de signaux différents, par exemple par leurs polarisations comme dans l'exemple de la figure 1. 20 Afin de palier aux défauts des systèmes existants et d'améliorer la disponibilité opérationnelle d'un dispositif pour la réception de signaux radiofréquences, le dispositif de l'invention comporte un cryostat dans une enceinte unique duquel sont regroupés les composants de la chaîne de réception 25 dont le bruit thermique interne affecte sensiblement le rapport signal sur bruit du récepteur, et qui est refroidi par une pluralité de cryogénérateurs pour assurer une continuité de la réception. Suivant l'invention, le dispositif pour la réception de signaux 30 radioélectriques comporte une chaîne de réception radiofréquence, ladite chaîne comportant des composants radioélectriques fonctionnellement interconnectés, 3056042 3 dont au moins deux amplificateurs faibles bruits refroidis à des températures cryogéniques inférieures à 120K, lesdits aux moins deux amplificateurs faibles bruits étant agencés dans ladite chaîne de réception pour recevoir des signaux radioélectriques captés par une même antenne via un séparateur,. 5 En outre : - les deux amplificateurs faibles bruits sont maintenus à températures cryogéniques dans une même cavité d'un cryostat ; - la cavité du cryostat contient en outre, maintenus à températures cryogéniques, tous les composants radioélectriques de la chaîne de réception situés entre d'une part un coupleur d'entrée, agencé dans la cavité en vis-à-vis d'une fenêtre d'une paroi du cryostat, transparente aux signaux radio provenant de l'antenne, et sans contact avec ladite paroi, et d'autre part les aux moins deux amplificateurs faibles bruits. Il est par un tel agencement réalisé un refroidissement complet par un 15 moyen unitaire de tous les composants susceptibles de monter le niveau de bruit thermique dans la chaîne de réception lorsque le signal reçu n'a pas encore été amplifié. En particulier, les composants radioélectriques de la chaîne de réception situés entre le coupleur d'entrée et les aux moins deux amplificateurs faibles bruits 20 comportent au moins un des composants parmi : des coupleurs, des filtres de fréquences, des séparateurs, des commutateurs à une ou plusieurs entrées et une ou plusieurs sorties. De la sorte, il est possible de réaliser des traitements passifs des signaux avant leur amplification sans introduire de bruit thermique et en particulier de disposer de la capacité de reconfigurer en fonctionnement les voies 25 d'amplification dans le cryostat. Le dispositif comporte également tout ou partie des caractéristiques suivantes prises seules ou suivant toute configuration techniquement possible : - le coupleur d'entrée est une antenne cornet qui capte les signaux provenant de l'antenne au travers d'une fenêtre transparente sans qu'il soit 30 nécessaire que le coupleur soit en contact avec la paroi du cryostat. - la chaîne de réception comporte au moins un amplificateur monté en 3056042 4 deuxième étage d'amplification d'un amplificateur faibles bruits, agencé dans la chaîne d'amplification à l'extérieur du cryostat dans un boîtier annexe fixé audit cryostat. Il est de la sorte limité le nombre de composants dans le cryostat tout en conservant des liaisons de courte longueur entre les composants internes au 5 cryostat et les composants externes. Dans une forme de réalisation : - chacun des composants radioélectriques de la chaîne de réception situés dans la cavité du cryostat est fixé sur une plaque froide agencée dans ladite 10 cavité soumise à un vide poussée d'une pression inférieure à un microbar (0,1 Pa) ; - la ou chacune des plaques froides est maintenue à températures cryogéniques par au moins deux cryogénérateurs dont les capacités de refroidissement sont déterminées pour maintenir les amplificateurs faibles bruits à une première température cryogénique nominale lorsque les aux moins deux cryogénérateurs sont en fonctionnement simultané et pour maintenir lesdits amplificateurs faibles bruits à une deuxième température cryogénique dégradée, supérieure à la première température cryogénique nominale, lorsqu'un seul cryogénérateur est en fonctionnement ; - chaque cryogénérateur réalisant un pompage de la chaleur de la ou des plaques froides par une extension froide, d'une tête froide du cryogénérateur, traversant la paroi du cryostat et confinée dans un fourreau fixé à ladite paroi pour assurer une étanchéité au gaz entre la cavité, soumise au vide poussé, et un espace environnant le cryostat à une pression atmosphérique. Suivant cette forme de réalisation, il est assuré un maintien à une température cryogénique des composants fixés sur la ou les plaques froides, même en cas de défaillance d'un cryogénérateur, qui peut être retiré sans arrêt du dispositif et sans rompre le vide dans la cavité du cryostat. Suivant une forme de réalisation, chaque extension froide comporte au 30 moins une connexion thermique avec une ou des plaques froides, et ou un ou des écrans antiradiations dans la cavité du cryostat, ladite connexion thermique 3056042 5 comportant : - un élément de liaison fixé à la plaque froide, ou l'écran antiradiation, à refroidir ; - un pont thermique fixé au fourreau ; 5 - une pièce d'extrémité froide solidaire de la tête froide ; lesdits éléments de liaison, pont thermique et pièce d'extrémité froide étant en contact pour assurer la transmission de la chaleur de la plaque froide vers la tête froide dans une première position nominale de ladite tête froide et l'élément de liaison et le pont thermique étant séparés dans une seconde 10 position de ladite tête froide fixée au fourreau lorsque ledit fourreau, maintenu à la paroi du cryostat par un raccord extensible d'un retour de fourreau, est partiellement extrait du cryostat sans en être séparé. Il est ainsi possible, sans interrompre le fonctionnement du dispositif, dans une position intermédiaire de réchauffer la tête froide devant être démontée et 15 son fourreau. Également dans cette position intermédiaire, il est évité que la tête froide à l'arrêt soit une source de chaleur qui conduirait à un surdimensionnement du cryogénérateur devant maintenir les composants de la chaîne de réception à une température cryogénique. Pour réaliser le démontage complet de la tête froide, le pont thermique et 20 la pièce d'extrémité froide sont séparés dans une troisième position de la tête froide au moins partiellement extraite du fourreau, ledit fourreau réalisant l'étanchéité au gaz entre la cavité et l'espace environnant. Dans une forme de réalisation, une liaison thermique entre un élément de liaison et un pont thermique, et ou entre un pont thermique et une pièce 25 d'extrémité froide, est réalisée par un téton engagé dans un manchon radialement élastique serré sur ledit téton par un anneau de serrage par contraction lorsque ledit anneau de serrage est à température cryogénique, et relâchant ledit téton lorsque ledit anneau de serrage est à température non cryogénique. Il est ainsi assuré une résistance thermique de contact minimale entre les 30 éléments conducteurs de chaleurs devant rester déconnectables. Pour assurer une réception optimale de signaux de très faible puissance, 3056042 6 avantageusement la première température cryogénique, en fonctionnement nominal, est inférieure à 10 K. Pour assurer une réception acceptable de ces signaux la deuxième température cryogénique, en fonctionnement dégradé, est de préférence 5 inférieure à 80 K. L'invention concerne également un procédé de remplacement d'une tête froide d'un dispositif suivant l'invention. Suivant le procédé il est pallié à la défaillance d'une tête froide sans 10 interruption de fonctionnement de la chaîne de réception par un maintien à température cryogénique des composants refroidis dans le cryostat. Le procédé comporte une étape dans laquelle la tête froide, arrêtée et devant être remplacée, est démontée en maintenant au moins une autre tête froide en fonctionnement de sorte qu'un froid cryogénique est maintenu dans le 15 cryostat sans rupture du vide dans le cryostat. Ainsi le procédé comporte au moins les étapes de : - contrôler la température dans le cryostat, puis lorsque ladite température est sensiblement stabilisée autour de la deuxième température cryogénique dégradée ; 20 - desserrer des vis immobilisant une bride de fourreau, du retour de fourreau, par rapport à une virole, fixée à la paroi du cryostat, la tête froide étant fixée sur une bride de tête froide solidarisant le fourreau et ledit retour de fourreau ; - appliquer un effort de traction sur la tête froide, toujours fixée au fourreau, 25 jusqu'à une extraction partielle dudit fourreau, de la cavité du cryostat, permise par un allongement du raccord extensible étanche ; - mesurer la température du fourreau dont, suite à l'extraction partielle dudit fourreau, les ponts thermiques ne sont plus en contact avec des parties encore refroidies du dispositif ; - lorsque la température du fourreau a atteint ou dépassé une température du point de rosée dans l'environnement du cryostat, casser le vide dans ledit 3056042 7 fourreau, détacher la tête froide de la bride de tête froide et extraire l'extension froide dudit fourreau. Il est ainsi assuré un démontage sans risque d'endommagement ni du 5 cryostat ni de la tête froide et apporter la possibilité de remontage simple et rapide d'une tête froide de remplacement. Le temps de fonctionnement de la chaîne de réception en mode dégradé peut être minimisé. 10 La description de l'invention est faite en référence aux figures qui illustrent schématiquement et de manière non limitative : - figure 1 : déjà citée, une représentation schématique d'une chaîne de réception comportant plusieurs amplificateurs cryogéniques ; figure 2a : une représentation schématique d'un exemple de 15 dispositif de l'invention dans laquelle une chaîne de réception de réception à plusieurs amplificateurs faibles bruits est agencée dans un cryostat unique ; figure 2b: une représentation schématique d'une autre forme de réalisation du dispositif suivant l'invention incorporant un dispositif 20 similaire au dispositif de la figure 2a dans un ensemble comportant également des moyens d'émission ; figure 3a : en vue isométrique épurée, un dispositif tel que le dispositif du schéma de la figure 2a, montrant le cryostat avec une fenêtre transparente au rayonnement radio et deux cryogénérateurs 25 de refroidissement du cryostat ; figure 3b : en vue isométrique, une illustration d'un exemple d'agencement intérieur du cryostat de la figure 3a, dont la paroi extérieure latérale et les écrans antiradiations latéraux sont retirés, tous les éléments de détail ou accessoires n'étant pas représentés ; 30 Figure 4a : une section épurée d'un cryogénérateur, suivant un axe longitudinal de son extension froide, en position fonctionnelle sur un 3056042 8 cryostat ; Figure 4b : une représentation du cryogénérateur de la figure 4a dans lequel la tête froide est encore fixée au cryostat mais dont les ponts thermiques du fourreau, encore connectés aux extrémités 5 froides de la tête froide, sont déconnectées des éléments de liaison aux plaque froides ; figure 4c: une représentation du cryogénérateur de la figure 4a dont la tête froide, déconnectée du fourreau, est dans une position partiellement extraite du fourreau du cryogénérateur. 10 La présente invention concerne un dispositif pour la réception de signaux radioélectriques comportant une chaîne de réception et d'amplification de signaux radiofréquence maintenue à température cryogénique. 15 Pour les besoins de la description détaillée d'un exemple de réalisation du dispositif, il sera considéré le cas d'une chaîne de réception comportant deux amplificateurs faible bruit (LNA). Les températures sont ici considérées du domaine cryogénique pour des valeurs inférieures à 120K, valeur supérieure qui correspond sensiblement à la 20 liquéfaction des gaz de l'air dans les conditions de pression atmosphérique. La figure 2a représente schématiquement un dispositif 100 comportant la chaîne de réception, au moins sa partie amplification haute fréquence initiale. Le dispositif comporte un cryostat 30 dont une paroi 31 délimite une 25 cavité 32 dans laquelle les composants de la chaîne de réception doivent être maintenus une température cryogénique. La chaîne de réception comporte également à l'intérieur de la cavité 32 : - un coupleur d'entrée 20, sous la forme d'une antenne cornet, situé en vis à vis d'une fenêtre 33, transparente sur le plan radioélectrique, de la paroi 31 ; 30 - deux amplificateurs faible bruit LNA1, LNA2 ; - des coupleurs de sortie CE1, CE2 des signaux amplifiés traversant la 3056042 9 paroi 31 du cryostat. Entre le coupleur d'entrée 20 et les amplificateurs faible bruit LNA1, LNA2, la chaîne de réception comporte également : 5 - un coupleur de poursuite 21 ; - un ou des filtres 22, par exemple des filtres passe-bande, des signaux radiofréquence ; - un séparateur 23 pour discriminer les ondes de polarisations différentes ; - un commutateur 24 à deux entrées raccordées à des sorties du 10 séparateur et à deux sorties raccordées chacune à une entrée d'un amplificateur faible bruit via un coupleur de test 251, 252. Accessoirement, la cavité 32 contient également des composants d'un système de poursuite 26 recevant des signaux du coupleur de poursuite 21. 15 Les composants du système de poursuite 26 ne sont pas intercalés dans la chaîne de réception, hors le coupleur de poursuite 21. Les exigences de rapport signal sur bruit dans le système de poursuite ne sont pas aussi sévères que pour les signaux devant être analysés et lesdits composants du système de poursuite sont ici intégrés dans la cavité du cryostat par commodité. 20 Le montage du commutateur 24 dans le cryostat permet, sans mettre en oeuvre de traversée mécanique dans la paroi 31 du cryostat, de commuter chacune des polarisations du signal, discriminées par le séparateur 23, vers l'un ou l'autre des amplificateurs faible bruit LNA1 ou LNA2. Ainsi chaque amplificateur faible bruit peut amplifier alternativement le signal radioélectrique suivant une ou 25 l'autre des polarisations, et ainsi remplacer ponctuellement l'autre amplificateur faible bruit en cas de défaillance de ce dernier, sans qu'il soit dans la chaîne de réception introduit de bruit thermique ni de quantité de chaleur par conduction vers l'intérieur du cryostat. 30 Dans le schéma de la figure 2a, des amplificateurs montés en deuxième étage d'amplification, moins sensibles aux bruits d'origine thermique en raison du 3056042 10 signal pré-amplifié qu'ils reçoivent, sont agencés dans la chaîne d'amplification à l'extérieur du cryostat 30, avantageusement dans un boîtier annexe 90 fixé au cryostat 30 pour minimiser les longueurs des liaisons entre les différents étages d'amplification. 5 Pour être maintenus à basse température, les composants de la chaîne de réception, essentiellement regroupés au centre du cryostat, visibles mais non repérés sur la figure 3b, sont intimement fixés sur une plaque froide 34 formée dans un matériau fortement conducteur de la chaleur, par exemple en cuivre, elle- 10 même refroidie par des cryogénérateurs 40a, 40b, c'est à dire des sources froides qui pompent la chaleur de ladite plaque froide, chaleur qui est apportée par le fonctionnement des composants électroniques, par la conduction via les structures du dispositif, la convection par les gaz résiduels dans la cavité 32 du cryostat et le rayonnement thermique. 15 Pour maintenir la température en fonctionnement aussi basse que possible, il est naturellement recherché à minimiser tous les apports de chaleur de l'extérieur vers l'intérieur du cryostat et à maximiser les transferts de chaleur inverses du pompage thermique. 20 Ainsi le coupleur d'entrée 20, antenne cornet placée en vis-à-vis de la fenêtre 33 transparente de la paroi est fixée sans contact avec la paroi 31 pour éviter des transferts de chaleur direct par conduction avec ladite paroi. Également, il est en fonctionnement réalisé et entretenu un vide poussé, correspondant à une pression inférieure à un microbar (0,1 Pa), pour limiter les 25 échanges de chaleur par conduction et convection. Avantageusement des écrans antiradiations 35 sont agencés entre les parties devant être maintenues froides et la paroi 31 du cryostat pour limiter l'échauffement par rayonnement de la chaleur externe réchauffant ladite paroi. La combinaison du vide poussé et de la mise en oeuvre d'écran 30 antiradiation permet ainsi de ne pas pénaliser le bilan thermique du cryostat par la température de la paroi 31 du cryostat qui est avantageusement réalisée en 3056042 11 alliage d'aluminium pour résister à la pression atmosphérique, lorsqu'il est réalisé un vide dans la cavité 32, sans pénalité de masse excessive. Les différents éléments, en particulier plaques froides et écrans antiradiations sont maintenus mécaniquement dans la cavité 32 fixés 5 indirectement à la paroi 31 par des supports 36, tels que des colonnes, qui, sans affecter leurs fonctions mécaniques, sont réalisés dans un matériau autant que possible isolant sur le plan thermique pour éviter les apports de chaleur dans l'enceinte par conduction. 10 Pris individuellement, les différents composants de la chaîne de réception sont connus, mais ils sont ici assemblés et agencés dans une cavité 32 unique d'un cryostat 30 suivant un agencement adapté à la reconfiguration de ladite chaîne de réception, et leur refroidissement est réalisé par deux cryogénérateurs 40a, 40b indépendants. 15 Il faut comprendre ici que les deux cryogénérateurs sont indépendants en ce que chacun peut être en fonctionnement ou non indépendamment de l'autre. Il convient également de noter que plus de deux cryogénérateurs peuvent être agencés pour refroidir les composants dans le cryostat, mais que pour éviter une interruption de la réception en raison d'une élévation excessive de la 20 température, au moins deux cryogénérateurs sont en fonctionnement simultanément, hors cas de panne, de sorte qu'une défaillance d'un cryogénérateur en fonctionnement n'interrompe pas totalement le refroidissement des composants à l'intérieur du cryostat et qu'il puisse être démarré un cryogénérateur en redondance froide et ou procédé au changement du 25 cryogénérateur défaillant. En outre, en cas de nécessité de démonter un cryogénérateur 40a, 40b, par exemple pour une réparation suite à une panne, une opération d'entretien ou un remplacement en fin de vie opérationnelle, le démontage doit pouvoir être 30 réalisé sans interrompre le fonctionnement de la chaîne de réception ce qui implique sans réchauffer les composants au-delà d'une température maximale 3056042 12 cryogénique définie et, conséquemment, de continuer le refroidissement sans rompre le vide poussé dans la cavité 32 du cryostat. Pour atteindre, avec une puissance de refroidissement minimale, une 5 température en fonctionnement cryogénique, en particulier inférieure à 10K, il est nécessaire que le refroidissement de la plaque froide 34 soit réalisé de manière efficace ce qui implique d'une part qu'une terminaison froide 41, 42 d'un cryogénérateur soit portée à une température suffisamment basse pour atteindre la température souhaitée pour la plaque froide et que d'autre part toutes les 10 connexions mécaniques par lesquelles la chaleur est pompée présentent une faible résistance thermique afin d'assurer un transfert efficace de la chaleur. Dans l'exemple du cryogénérateur 40a, 40b illustré en coupe simplifiée sur les figures 4a, 4b et 4c, le cryogénérateur mis en oeuvre comporte deux étages 15 fonctionnant à des températures différentes. Une telle configuration connue à deux étages de refroidissement n'est pas obligatoire mais s'avère adaptée au refroidissement d'une chaîne d'amplification aux températures considérées. Sur les figures 4a, 4b et 4c sont également représentés des éléments en 20 contact avec le cryogénérateur, à savoir la plaque froide 34 devant être portée à la température la plus basse, l'écran antiradiation 35 et la paroi 31 du cryostat. Dans le présent chapitre consacré aux cryogénérateurs, le terme « résistance » s'adresse, sauf évidence contraire, à la résistance thermique qui s'oppose aux transferts de chaleur, en particulier à la résistance thermique de 25 contact qui résulte de la jonction de deux parties par laquelle doit passer la chaleur. Le cryogénérateur comporte trois sous-ensembles principaux représentés sur la figure 4a en configuration de fonctionnement du cryogénérateur : 30 - un premier sous ensemble en contact avec les autres parties du dispositif ; 3056042 13 - un deuxième sous ensemble 50 comportant un fourreau étanche ; - un troisième sous ensemble formant une tête froide 60 pour la génération du froid et le pompage de la chaleur dans le cryostat. 5 Le premier sous-ensemble comporte principalement les parties du cryogénérateur fixées directement aux parties à refroidir ou à la paroi 31 du cryostat. On trouve dans ledit premier sous-ensemble un premier élément de liaison 41 à la plaque froide 34, un deuxième élément de liaison 42 à l'écran 10 antiradiation et une virole 43 par laquelle le fourreau, et indirectement la tête froide du cryogénérateur, est fixé à la paroi 31. La forme et les dimensions des premier et second éléments de liaison sont adaptées pour former des surfaces de contact sur lesquelles sont appuyés respectivement la plaque froide et l'écran antiradiation et lesdits éléments de 15 liaison sont serrés au moyens de fixations, telles que des vis 411, contre respectivement la plaque froide ou ledit écran-anti radiation pour obtenir une résistance de contact la plus faible possible. La virole 43 assure principalement le maintien du fourreau et du cryogénérateur et simultanément l'étanchéité au niveau de la traversée de la 20 paroi 31 par le fourreau, traversée nécessairement étanche pour maintenir le vide réalisé dans la cavité 32. Comme il est constaté sur la figure 4a, ces trois éléments ne sont pas en contact direct entre eux et forment une unité en ce qu'ils sont fixes par rapport à une structure du cryostat, lorsque le dispositif est en fonctionnement. 25 Le deuxième sous-ensemble 50 comporte principalement le fourreau 51, un premier pont thermique 52, un second pont thermique 53, un retour de fourreau 54, extérieur au fourreau, comportant un raccord extensible 55 étanche, par exemple un soufflet en accordéon. 30 Le fourreau 51 et le retour de fourreau 54 comportant le raccord extensible 55 forment une enveloppe étanche au gaz qui s'appuie sur la virole 43 3056042 14 et assure l'étanchéité permettant de maintenir le vide dans la cavité 32. Une bride de tête froide 56 est agencée à la jonction du fourreau 51 et du retour de fourreau 54, dont la fonction sera exposée ultérieurement. Une bride de fourreau 57 est agencée sur le retour de fourreau, entre le 5 raccord extensible et la bride de tête froide, de sorte à immobiliser le fourreau par des vis, non représentées sur les figures 4a, 4b et 4c, maintenant une position rapprochée de ladite bride de fourreau avec la virole 43 en fonctionnement nominal. Les premier et second ponts thermiques sont en contact thermique avec le 10 premier élément de liaison 41 et respectivement le second élément de liaison 42. Suivant un agencement similaire pour les deux ponts thermiques, une liaison thermique est réalisée par un manchon 522, 532, radialement élastique, du pont thermique 52, 53 emboîté sur un téton 411, 421 de l'élément de liaison avec lequel la connexion thermique est réalisée. 15 Pour garantir une qualité du contact entre le manchon et le téton un anneau de serrage 523, 533 est agencé autour du manchon 522, 532. Ce type de montage pour la jonction de terminaison froide permet une insertion ou un déboîtement du manchon sur le téton aisé à température ambiante, l'anneau ayant alors un diamètre suffisant pour permettre un 20 élargissement élastique du manchon lors de l'insertion du téton, et un serrage à température cryogénique par une contraction thermique de l'anneau de serrage. L'anneau de serrage est par exemple réalisé en PTFE (polytétrafluoroéthylène). La tête froide 60 est un dispositif conventionnel de génération de froid et 25 de pompage de la chaleur par une extension froide 61, dans la forme de réalisation à deux extrémités froides, une première extrémité froide à basse température, ici pour atteindre une température inférieure à 10K, et une seconde extrémité froide à température cryogénique intermédiaire utilisée pour refroidir des parties n'exigeant pas une température aussi basse que pour les composants 30 critiques, tels que les amplificateurs faibles bruits. Dans l'exemple illustré, l'extension froide correspond à une forme de 3056042 15 révolution, comme en pratique le fourreau 51 et la virole 43, dont seul le contour est représenté sur la figure 4a. Des pièces d'extrémités froides 62, 63 sont thermiquement connectées aux ponts thermiques 52, 53 de manière similaire aux connexions thermiques 5 entre lesdits ponts thermiques 52, 53 et les éléments de liaison 41, 42, c'est-à-dire par des manchons 622, 632, radialement élastique, emboîté sur des tétons 521, 531 du pont thermique 52, 53 avec lequel la liaison thermique est réalisée. Un anneau de serrage 623, 633 est agencé autour du manchon 622, 632 pour assurer un contact à faible résistance entre le manchon et le téton. 10 Il doit être remarqué que dans le cryogénérateur 40a, 40b, les contacts entre les éléments de liaison 41, 42 et les ponts thermiques 52, 53 sont situés à l'intérieure de la cavité 32 du cryostat dans laquelle est maintenu un vide poussé, et que les contacts entre lesdits ponts thermiques et les pièces d'extrémités 15 froides 62, 63 sont situés à l'intérieur du fourreau 51 étanche par rapport à la cavité 32. Suivant une autre caractéristique, lorsque le dispositif est en fonctionnement et que le cryogénérateur considéré est également en fonction, le fourreau 51 est étanche et il est également maintenu le vide dans ledit fourreau 20 étanche pour limiter les pertes thermiques. Cette forme de montage permet donc de maintenir l'étanchéité de la cavité 32 du cryostat, et donc le vide dans ladite cavité lorsque la tête froide 60, c'est-à-dire la partie du cryogénérateur qui produit le froid et pompe la chaleur 25 dans le cryostat, qui est la partie du cryogénérateur susceptible de devoir être remplacée en fonctionnement du dispositif, est retiré. Cette forme de réalisation permet également de démonter et de remonter la tête froide 60 lorsque le dispositif est toujours refroidi à température 30 cryogénique par un autre cryogénérateur. 3056042 16 Dans le cas d'arrêt de fonctionnement d'un cryogénérateur, la température cryogénique du cryostat ne sera plus assurée que par le ou les générateurs restant en fonction. En pratique la température maintenue en dessous de 10K avec deux 5 cryogénérateurs va monter et ne sera plus maintenue qu'à une température supérieure, par exemple une température spécifiée de 80K qui sera utilisée pour déterminer une puissance minimale d'un cryogénérateur pour assurer le fonctionnement du dispositif en mode dégradé. Cette élévation de la température suffit à assurer une dilatation des 10 différents anneaux de serrage qui permettrait un démontage de la tête froide. Cependant les ponts thermiques 52, 53 du fourreau sont encore en contact avec les éléments de liaison 41, 42 eux même en contact avec les parties refroidies par l'autre cryogénérateur : la plaque froide 34 et l'écran antiradiation 35. Dans ces conditions un démontage de la tête froide 60 aurait pour 15 conséquence d'une part des échanges thermiques avec l'air extérieur qui serait en contact direct avec les surfaces desdits ponts thermiques à l'intérieure du fourreau 51 et apporterait de la chaleur aux éléments refroidis par l'autre cryogénérateur et d'autre part une formation de glace à partir de l'eau présente sous forme vapeur dans l'atmosphère. 20 Il serait en conséquence provoqué un flux de chaleur vers les parties froides et la glace formée s'opposerait à un remontage d'une tête froide. La forme de réalisation décrite permet d'échapper à ces difficultés par la double jonction thermique réalisée à chacune des terminaisons froides et par le 25 raccord extensible 55. Les avantages en seront mieux compris à la description d'un mode opératoire illustré sur la séquence des figures 4a, 4b et 4c pour le remplacement d'une tête froide 60 lorsque le dispositif est en fonctionnement. 30 Le montage initial réalisé à température ambiante ne pose pas de problème particulier pour l'homme du métier qui assurera l'ordre de montage 3056042 17 adapté et les étanchéités nécessaires des liaisons mécaniques. Lorsque le montage est terminé, le vide est réalisé dans la cavité 32 du cryostat et dans le fourreau 51. Compte tenu des températures recherchées en fonctionnement, il sera réalisé un vide poussé. La température est alors abaissée et maintenue sur 5 les parties refroidies du dispositif par la mise en fonctionnement simultanée d'au moins deux cryogénérateurs. Pour démonter une tête froide d'un cryogénérateur à l'arrêt, panne ou arrêt volontaire, sans interrompre le fonctionnement du dispositif, il est alors 10 procédé de la manière suivante : - dans une première étape, partant de la configuration illustrée sur la figure 4a, il est attendu que les températures dans le cryostat au niveau des parties refroidies remontent du fait de l'arrêt du cryogénérateur dont la tête froide doit être démontée ; 15 - lorsque cette température est remontée, en pratique de quelques dizaines de Kelvin et toujours dans le domaine des températures cryogéniques grâce au cryogénérateur toujours en fonctionnement, la dilatation des anneaux de serrage 523, 533 est suffisante pour qu'un effort de traction ordinaire sur le fourreau 51 assure la séparation des manchons 522, 532 des ponts thermiques 20 d'avec les tétons 411, 421 des éléments de liaison. Cet effort est appliqué sous la forme d'une traction, réalisée à la main ou avec un outillage spécialisé, lorsque les vis maintenant la bride de fourreau 57 à la virole 43 ont été suffisamment desserrées, la tête froide étant toujours fixée sur la bride de tête froide 56. L'extraction partielle du fourreau 51 est permise par la déformation du raccord 25 extensible 55 qui permet le déplacement du fourreau en maintenant l'étanchéité de la cavité 32 du cryostat. A ce stade, le volume intérieur du fourreau, dans lequel se trouve l'extension froide 61 est toujours sous vide bien que le fourreau soit partiellement extrait du cryostat ; - suite à cette manoeuvre d'extraction partielle du fourreau, dans la 30 configuration de la figure 4b, les ponts thermiques 52, 53 ne sont plus en contact avec les parties encore refroidies du dispositif et la température de l'ensemble, 3056042 18 fourreau, ponts thermiques, et tête froide, ainsi déconnecté thermiquement, séparations indiquées par les flèches doubles sur la figure 4b, peut être amenée à la température ambiante, naturellement ou par un réchauffage actif pour accélérer ledit réchauffage, en maintenant le fonctionnement du dispositif. A ce stade, le 5 vide poussé dans la cavité 32 du cryostat évite un réchauffement excessif des composant de la chaîne de réception par diffusion de la température du fourreau ; - Lorsque la température du fourreau 54 est au voisinage de la température ambiante, en pratique au moins au-dessus de la température du point de rosée dans l'environnement du cryostat, il est alors cassé le vide dans 10 ledit fourreau, et la tête froide peut être démontée en détachant ladite tête froide de la bride de tête froide 56 sans craindre la condensation d'eau ou la formation de glace dans le fourreau. Lors de ce démontage, bien que dans des conditions dégradées, la chaîne 15 de réception est toujours fonctionnelle et refroidie à une température cryogénique. Le remontage d'une tête froide 60, lorsque le dispositif est en fonctionnement, est réalisé en suivant l'ordre inverse des opérations de démontage : 20 - l'extension froide 61 de la tête froide 60 de remplacement est insérée dans le fourreau 51 jusqu'à engagement des manchons 622, 632 des pièces d'extrémités froides 62, 63 sur les tétons 521, 531 des ponts thermiques 52, 53. Cet engagement est réalisé pratiquement sans effort du fait de la dilatation des anneaux de serrage 623, 633 dont la dilatation à température ambiante est 25 importante à l'échelle considérée ; - la tête froide est fixée sur la bride de tête froide 56 reconstituant l'étanchéité du fourreau 51 dans lequel le vide peut être rétabli ; - le fourreau 51 peut alors être repoussé jusqu'à engagement des manchons 522, 532 des ponts thermiques 52, 53 sur les tétons 411, 421 des 30 éléments de liaison 41, 42. Comme lors du montage de la tête froide dans le fourreau, cet engagement est réalisé pratiquement sans effort du fait de la 3056042 19 dilatation des anneaux de serrage 523, 533 encore sensiblement à température ambiante ; - une fois ce contact établi avec les parties refroidies par l'autre cryogénérateur en fonctionnement, les pièces de conduction thermique 5 commencent à se refroidir et les anneaux de serrage à se resserrer par contraction thermique. La mise en service du cryogénérateur venant d'être monté permet alors d'abaisser la température pour ramener le dispositif en conditions nominales de température. Simultanément à l'abaissement de la température des pièces refroidies 10 dans le cryostat, les différentes bagues de serrage se contractent à nouveau et rétablissent des contacts à résistance thermique diminuée. Dans la description qui vient d'être faite, lorsqu'il est utilisé l'expression « la température » ou « la température cryogénique » et de manière générale le terme « température », l'homme du métier comprend que, en raison des sources 15 de réchauffement et du pompage thermique dans le cryostat, la température n'est pas identique en tout point même si le singulier est utilisé. Le dispositif dont un exemple vient d'être décrit est susceptible de variantes sans se démarquer de l'invention. 20 Par exemple, la chaîne de réception peut ne comprendre qu'une partie des composants illustrés sur l'exemple décrit et ou, comme dans l'exemple illustré sur la figure 2a, être associé à une chaîne d'émission 91 couplée à la même antenne. Comme déjà signalé, le dispositif comporte au moins deux cryogénérateurs indépendants qui sont en fonctionnement simultané, mais il peut 25 en comporter plus fonctionnant simultanément ou occasionnellement lorsque l'un des cryogénérateurs en fonctionnement tombe en panne ou doit être arrêté. Les têtes froides décrites comportent deux étages, mais les principes de connexion et de déconnexion expliqués sont transposables à une tête froide avec un nombre quelconque d'étages. 30 Le dispositif décrit est représenté schématiquement avec une seule plaque froide sur laquelle sont fixés les composants devant être maintenus à basses 3056042 20 températures, et avec un écran antiradiations refroidi se comportant fonctionnellement comme une plaque froide vis à vis du pompage thermique, cependant le dispositif peut comporter plusieurs plaques froides, et ou plusieurs écrans antiradiations, reliées entre elles par des raccords thermiques, dont 5 certains sont visibles sur la figure 3b, et ou connectées à des étages différents des têtes froides, en fonction de températures souhaitées. L'expression « plaque froide », même utilisée au singulier, doit donc ici être considérée de manière générale comme des structures devant être refroidies à température cryogénique par un pompage de la chaleur, en particulier un ensemble de supports sur lesquels 10 sont fixés des composants devant être maintenus à températures cryogéniques, l'expression plaque froide au singulier étant plus particulièrement utilisée lorsque les supports de cet ensemble sont connectés thermiquement entre eux. Dans les jonctions thermiques « élément de liaison - pont thermique » et « pont thermique - pièce d'extrémité froide », réalisées par emboîtement d'un 15 téton dans un manchon et serrage par contraction thermique d'un anneau de serrage, les positions du téton et du manchon peuvent être inversées par rapport aux cas illustrés suivant toute combinaison possible. Par exemple le manchon peut être sur l'élément de liaison et le téton sur le pont thermique. Les températures et pressions mises en jeu dans le dispositif sont données 20 à titre d'exemple correspondant à un fonctionnement réaliste pour un dispositif tel que celui de l'invention mais peuvent cependant évoluer en plus ou en moins en fonctions des spécifications et exigences du cas d'espèce, pour autant que le fonctionnement suppose une température cryogénique des composants sensibles et le maintien d'un vide au moins partiel, sinon poussé, dans le cryostat. 25 Le dispositif de l'invention s'avère donc particulièrement performant en assurant le fonctionnement de la chaîne de réception pour la réception de signaux radio faibles, en particulier dans la bande S (2,2-2,3 GHz), la bande X (8,48,5 GHz) et la bande Ka (31,8-32,3 GHz), même en cas de panne d'un cryostat et 30 permettant le changement du cryostat en panne sans arrêt de la chaîne réception. REVENDICATIONS1 - Dispositif (100) pour la réception de signaux radioélectriques comportant une chaîne de réception radiofréquence, ladite chaîne comportant des composants radioélectriques fonctionnellement interconnectés, dont au moins deux amplificateurs faibles bruits (LNA1, LNA2) refroidis à des températures cryogéniques inférieures à 120K, lesdits aux moins deux amplificateurs faibles bruits étant agencés dans ladite chaîne de réception pour recevoir des signaux radioélectriques captés par une même antenne via un séparateur (23), caractérisé en ce que : - les deux amplificateurs faibles bruits (LNA1, LNA2) sont maintenus à températures cryogéniques dans une même cavité (32) d'un cryostat (30) ; - la cavité (32) du cryostat (30) contient en outre, maintenus à températures cryogéniques, tous les composants radioélectriques de la chaîne de réception situés dans ladite chaîne entre d'une part un coupleur d'entrée (20), agencé dans la cavité (32) en vis-à-vis d'une fenêtre (33) d'une paroi (31) du cryostat, transparente aux signaux radio provenant de l'antenne, et sans contact avec ladite paroi, et d'autre part les aux moins deux amplificateurs faibles bruits (LNA1, LNA2). 2 - Dispositif suivant la revendication 1 dans lequel les composants radioélectriques de la chaîne de réception situés entre le coupleur d'entrée et les aux moins deux amplificateurs faibles bruits (LNA1, LNA2) comportent au moins un des composants parmi : des coupleurs (21, 251, 252), des filtres (22) de fréquences, des séparateurs (23), des commutateurs (24) à une ou plusieurs entrées et une ou plusieurs sorties. 3 - Dispositif suivant la revendication 1 ou la revendication 2 dans lequel le coupleur d'entrée (20) est une antenne cornet. 4 - Dispositif suivant l'une des revendications précédentes dans lequel la chaîne 3056042 22 de réception comporte au moins un amplificateur monté en deuxième étage d'amplification d'un amplificateur faibles bruits (LNA1, LNA2), agencé dans la chaîne d'amplification à l'extérieur du cryostat 30 dans un boîtier annexe 90 fixé audit cryostat. 5 5 - Dispositif suivant l'une des revendications précédentes dans lequel : - chacun des composants radioélectriques de la chaîne de réception situés dans la cavité (32) du cryostat (30) est fixé sur une plaque froide (34) agencée dans ladite cavité soumise à un vide poussée d'une pression 10 inférieure à un microbar (0,1 Pa) ; - la ou chacune des plaques froides (34) est maintenue à températures cryogéniques par au moins deux cryogénérateurs (40a, 40b) dont les capacités de refroidissement sont déterminées pour maintenir les amplificateurs faibles bruits (LNA1, LNA2) à une première température 15 cryogénique nominale lorsque les aux moins deux cryogénérateurs sont en fonctionnement simultané et pour maintenir lesdits amplificateurs faibles bruits (LNA1, LNA2) à une deuxième température cryogénique dégradée, supérieure à la première température cryogénique nominale, lorsqu'un seul cryogénérateur est en fonctionnement ; 20 - chaque cryogénérateur (40a, 40b) réalisant un pompage de la chaleur de la ou des plaques froides par une extension froide (61), d'une tête froide (60) du cryogénérateur, traversant la paroi (31) du cryostat (30) et confinée dans un fourreau (51) fixé à ladite paroi pour assurer une étanchéité au gaz entre le cavité (32), soumise au vide poussé, et un espace environnant le cryostat à 25 une pression atmosphérique. 6 - Dispositif suivant la revendication 5 dans lequel chaque extension froide (61) comporte au moins une connexion thermique avec une ou des plaques froides (34), et ou un ou des écrans antiradiations (35) dans la cavité (32), ladite connexion thermique comportant : - un élément de liaison (41, 42) fixé à la plaque froide, et ou l'écran 3 0 5 6 04 2 23 antiradiation, à refroidir ; - un pont thermique (52, 53) fixé au fourreau (51) ; - une pièce d'extrémité froide (62, 63) solidaire de la tête froide (60) ; lesdit éléments de liaison, pont thermique et pièce d'extrémité froide étant en 5 contact pour assurer la transmission de la chaleur de la plaque froide vers la tête froide dans une première position nominale de ladite tête froide et l'élément de liaison et le pont thermique étant séparés dans une seconde position de ladite tête froide fixée au fourreau (51) lorsque ledit fourreau, maintenu à la paroi (31) du cryostat par un raccord extensible (55) d'un retour 10 de fourreau (54), est partiellement extrait du cryostat sans en être séparé. 7 - Dispositif suivant la revendication 6 dans lequel le pont thermique (52, 53) et la pièce d'extrémité froide (62, 63) sont séparés dans une troisième position de la tête froide (60) au moins partiellement extraite du fourreau (51), ledit 15 fourreau réalisant l'étanchéité au gaz entre la cavité (32) et l'espace environnant. 8 - Dispositif suivant la revendication 6 ou la revendication 7 dans lequel une liaison thermique entre un élément de liaison (41, 42) et un pont 20 thermique (52, 53), et ou entre un pont thermique (52, 53) et une pièce d'extrémité froide (62, 63), est réalisée par un téton (411, 521, 421, 531) engagé dans un manchon (522, 622, 532, 632) radialement élastique serré sur ledit téton par un anneau de serrage (523, 623, 533, 633) par contraction lorsque ledit anneau de serrage est à température cryogénique, et relâchant 25 ledit téton lorsque ledit anneau de serrage est à température non cryogénique. 9 - Dispositif suivant l'une des revendications 5 à 8 dans lequel la première température cryogénique, en fonctionnement nominal, est inférieure à 10 K. 30 10 - Dispositif suivant l'une des revendications 5 à 9 dans lequel la deuxième 3056042 24 température cryogénique, en fonctionnement dégradé, est inférieure à 80 K. 11 - Procédé de remplacement d'une tête froide (60) d'un dispositif (100) conforme à l'une des revendications 8 à 10 sans interruption de 5 fonctionnement de la chaîne de réception par un maintien à température cryogénique des composants refroidis dans le cryostat (30), ledit procédé comportant de démonter la tête froide arrêtée devant être remplacée en maintenant au moins une autre tête froide en fonctionnement, ledit procédé comportant au moins les étapes de : 10 - contrôler la température dans le cryostat, puis lorsque ladite température est sensiblement stabilisée autour de la deuxième température cryogénique dégradée ; - desserrer des vis immobilisant une bride de fourreau (57), du retour de fourreau (54), par rapport à une virole (43), fixée à la paroi (31) du cryostat, 15 la tête froide étant fixée sur une bride de tête froide (56) solidarisant le fourreau (51) et ledit retour de fourreau ; - appliquer un effort de traction sur la tête froide (60), toujours fixée au fourreau (51), jusqu'à une extraction partielle dudit fourreau, de la cavité du cryostat, permise par un allongement du raccord extensible (55) étanche ; 20 - mesurer la température du fourreau (51) dont, suite à l'extraction partielle dudit fourreau, les ponts thermiques (52, 53) ne sont plus en contact avec des parties encore refroidies du dispositif ; - lorsque la température du fourreau (51) a atteint ou dépassé une température du point de rosée dans l'environnement du cryostat, casser le vide dans ledit 25 fourreau, détacher la tête froide (60) de la bride de tête froide (56) et extraire l'extension froide (61) dudit fourreau.