CA3104044A1 - Excitateur radiofrequence d'antenne en reception et transmission - Google Patents
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Abstract
Excitateur radiofréquence compact comprenant au moins un accès axial destiné à être raccordé à une antenne rayonnante, au moins une sortie destinée à récupérer des signaux reçus et au moins une entrée destinée à transmettre des signaux, caractérisé en ce qu'il comprend un premier et un deuxième polariseurs à septum et un filtre fréquentiel, le deuxième polariseur étant relié par son accès commun à un premier accès rectangulaire du premier polariseur et le filtre fréquentiel étant relié au deuxième accès rectangulaire du premier polariseur et configuré de manière à filtrer une bande de fréquence de réception ou de transmission, ces deux bandes étant différentes, et caractérisé en ce qu'au moins un des polariseurs est configuré pour convertir un signal polarisé circulairement reçu sur ledit accès axial de l'excitateur en un signal polarisé linéairement pour une bande de fréquence de réception et en ce qu'au moins un deuxième polariseur est configuré pour convertir un signal polarisé linéairement transmis audit excitateur par ladite entrée en un signal polarisé circulairement pour une bande de fréquence de transmission.
Description
EXCITATEUR RADIOFREQUENCE D'ANTENNE EN RECEPTION ET
TRANSMISSION
L'invention concerne le domaine des télécommunications spatiales, et plus particulièrement un excitateur radiofréquence d'antenne pour la réception et la transmission en polarisation circulaire.
La présente invention s'applique pour des antennes à bord d'un satellite ou pour des antennes dans des stations terrestres dites stations sol, notamment pour des applications multifaisceaux en haut débit avec des sources primaires en réception et transmission en polarisation circulaire. Une source primaire d'antenne est classiquement constituée d'un élément rayonnant, par exemple, un cornet, alimenté par une chaîne radiofréquence RF
comportant essentiellement un excitateur radiofréquence.
Pour les applications multi-faisceaux en télécommunications spatiales, les excitateurs radiofréquences sont classiquement constitués de plusieurs dispositifs différents qui permettent de réaliser, d'une part la séparation des polarisations, puis d'autre part la séparation des bandes de fréquences d'émission et de réception. Par ailleurs, pour les applications à haut débit, l'augmentation croissante du nombre de faisceaux à
réaliser entraîne une augmentation de la masse des blocs sources (antenne et excitateur) et une criticité sur le comportement mécanique des satellites. Habituellement, des sources fonctionnant en bipolarisation (c'est-à-dire en polarisation circulaire droite et en circulaire gauche) et en transmission et réception sont utilisées pour ces applications à
haut débit. Les sources à bipolarisation, pour une utilisation en mono-polarisation, comprennent quatre accès dont seulement deux sont utilisés. Cela génère un surcoût pour charger les accès non utilisés mais aussi une augmentation de la masse de la source. De plus, l'intégration de ces charges rend plus difficile le routage et l'intégration des câbles électriques parcourant le satellite.
Pour une application en mono-polarisation (c'est-à-dire soit en polarisation circulaire droite soit en polarisation circulaire gauche) en transmission et réception, il est nécessaire de réaliser des sources sans charges pour arriver à un design à faible coût, présentant une
TRANSMISSION
L'invention concerne le domaine des télécommunications spatiales, et plus particulièrement un excitateur radiofréquence d'antenne pour la réception et la transmission en polarisation circulaire.
La présente invention s'applique pour des antennes à bord d'un satellite ou pour des antennes dans des stations terrestres dites stations sol, notamment pour des applications multifaisceaux en haut débit avec des sources primaires en réception et transmission en polarisation circulaire. Une source primaire d'antenne est classiquement constituée d'un élément rayonnant, par exemple, un cornet, alimenté par une chaîne radiofréquence RF
comportant essentiellement un excitateur radiofréquence.
Pour les applications multi-faisceaux en télécommunications spatiales, les excitateurs radiofréquences sont classiquement constitués de plusieurs dispositifs différents qui permettent de réaliser, d'une part la séparation des polarisations, puis d'autre part la séparation des bandes de fréquences d'émission et de réception. Par ailleurs, pour les applications à haut débit, l'augmentation croissante du nombre de faisceaux à
réaliser entraîne une augmentation de la masse des blocs sources (antenne et excitateur) et une criticité sur le comportement mécanique des satellites. Habituellement, des sources fonctionnant en bipolarisation (c'est-à-dire en polarisation circulaire droite et en circulaire gauche) et en transmission et réception sont utilisées pour ces applications à
haut débit. Les sources à bipolarisation, pour une utilisation en mono-polarisation, comprennent quatre accès dont seulement deux sont utilisés. Cela génère un surcoût pour charger les accès non utilisés mais aussi une augmentation de la masse de la source. De plus, l'intégration de ces charges rend plus difficile le routage et l'intégration des câbles électriques parcourant le satellite.
Pour une application en mono-polarisation (c'est-à-dire soit en polarisation circulaire droite soit en polarisation circulaire gauche) en transmission et réception, il est nécessaire de réaliser des sources sans charges pour arriver à un design à faible coût, présentant une
2 faible masse et étant compact. Pour cela, des architectures comprenant un polariseur à
septum ont été proposées, mais ces architectures sont limitées en pourcentage de bande passante, ce qui permet uniquement des applications en réception ou en transmission (application mono-bande).
Pour des applications bi-bandes, c'est-à-dire fonctionnant en transmission et en réception, des architectures complexes d'excitateur d'antenne comprenant des charges absorbantes sont utilisées. Ces architectures peuvent comprendre par exemple un diplexeur de polarisation (OMT), un coupleur de jonction à mode orthogonal (OMJ), ou un polariseur à
septum. Les figures 1 à 3 présentent quelques-unes de ces architectures.
L'architecture de la figure 1 comprend un coupleur de jonctions à mode orthogonal OMJ, qui permet de séparer les deux composantes linéaires (composante horizontale et composante verticale) d'un signal polarisé circulairement, et un polariseur à
septum PS, qui permet de convertir un signal polarisé circulairement en un signal polarisé
linéairement, et inversement. Les deux composantes du signal polarisé circulairement sont déphasées de 90 .
Une antenne cornet A est reliée à l'un des accès du coupleur OMJ, tandis que le second accès du coupleur OMJ est relié au polariseur PS. Le polariseur PS comprend trois accès : un accès commun relié au coupleur OMJ et deux accès rectangulaires, dits droit (DRx) et gauche (GRx) qui forment les accès en réception du dispositif. Le coupleur comprend deux fentes de couplage, comprenant chacun un filtre fréquentiel TF, reliés à un coupleur radiofréquence CRF, dont deux des extrémités forment les deux accès en transmission du dispositif DTx et GTx.
Lors de la réception d'un signal sur le dispositif, un signal polarisé
circulairement arrive sur l'antenne cornet A, puis est envoyé vers le coupleur de jonction OMJ. Comme les filtres fréquentiels TF filtrent la bande de fréquence de réception (ils ne laissent passer que les fréquences de la bande de transmission), le signal reçu ressort intégralement vers le polariseur à septum PS et est toujours polarisé circulairement. Le polariseur PS permet de remettre en phase les deux composantes de manière à obtenir un signal polarisé
linéairement sur l'un des accès DRx ou GRx en réception. Ce dispositif comprend deux accès en réception, afin de récupérer le signal reçu par l'antenne quelle que soit sa polarisation circulaire : gauche ou droite.
septum ont été proposées, mais ces architectures sont limitées en pourcentage de bande passante, ce qui permet uniquement des applications en réception ou en transmission (application mono-bande).
Pour des applications bi-bandes, c'est-à-dire fonctionnant en transmission et en réception, des architectures complexes d'excitateur d'antenne comprenant des charges absorbantes sont utilisées. Ces architectures peuvent comprendre par exemple un diplexeur de polarisation (OMT), un coupleur de jonction à mode orthogonal (OMJ), ou un polariseur à
septum. Les figures 1 à 3 présentent quelques-unes de ces architectures.
L'architecture de la figure 1 comprend un coupleur de jonctions à mode orthogonal OMJ, qui permet de séparer les deux composantes linéaires (composante horizontale et composante verticale) d'un signal polarisé circulairement, et un polariseur à
septum PS, qui permet de convertir un signal polarisé circulairement en un signal polarisé
linéairement, et inversement. Les deux composantes du signal polarisé circulairement sont déphasées de 90 .
Une antenne cornet A est reliée à l'un des accès du coupleur OMJ, tandis que le second accès du coupleur OMJ est relié au polariseur PS. Le polariseur PS comprend trois accès : un accès commun relié au coupleur OMJ et deux accès rectangulaires, dits droit (DRx) et gauche (GRx) qui forment les accès en réception du dispositif. Le coupleur comprend deux fentes de couplage, comprenant chacun un filtre fréquentiel TF, reliés à un coupleur radiofréquence CRF, dont deux des extrémités forment les deux accès en transmission du dispositif DTx et GTx.
Lors de la réception d'un signal sur le dispositif, un signal polarisé
circulairement arrive sur l'antenne cornet A, puis est envoyé vers le coupleur de jonction OMJ. Comme les filtres fréquentiels TF filtrent la bande de fréquence de réception (ils ne laissent passer que les fréquences de la bande de transmission), le signal reçu ressort intégralement vers le polariseur à septum PS et est toujours polarisé circulairement. Le polariseur PS permet de remettre en phase les deux composantes de manière à obtenir un signal polarisé
linéairement sur l'un des accès DRx ou GRx en réception. Ce dispositif comprend deux accès en réception, afin de récupérer le signal reçu par l'antenne quelle que soit sa polarisation circulaire : gauche ou droite.
3 PCT/EP2019/066343 Lors de la transmission d'un signal par le dispositif, un signal polarisé
linéairement, d'amplitude A, part d'un des accès en transmission DTx et GTx. Le signal passe d'abord par le coupleur CRF, ce qui permet de séparer le signal en deux signaux déphasés de 900 et d'amplitude A/2, puis ces deux signaux passent par les filtres TF avant d'arriver dans le coupleur OMJ. Le coupleur OMJ va recombiner ces deux signaux afin d'envoyer vers l'antenne cornet A un signal polarisé circulairement. Selon l'accès d'entrée DTx ou GTx, le signal transmis par l'antenne A sera polarisé circulairement droit ou circulairement gauche.
Ce dispositif présente quelques inconvénients : il possède de nombreux composants (huit pièces élémentaires), ce qui entraîne un coût de fabrication élevé, et pour des applications en mono-polarisation, il nécessite deux charges absorbantes dont l'approvisionnement est coûteux, notamment à cause des délais de fabrication.
L'architecture de la figure 2 comprend un diplexeur de polarisation OMT (ou Ortho Mode Transducer en anglais) relié à un polariseur 900 P, lui-même relié à un cornet A. Le diplexeur de polarisation OMT permet notamment de générer les deux composantes verticale et horizontale d'un signal polarisé linéairement, l'une associée au signal en transmission et l'autre au signal en réception. Lors de la réception, le cornet A reçoit un signal polarisé circulairement, qui est ensuite converti en signal polarisé
linéaire grâce au polariseur 900 P. Puis ce signal passe par le diplexeur OMT et est récupéré
sur l'accès en réception GRx.
Lors de la transmission, un signal polarisé linéairement arrive dans le diplexeur OMT
par l'accès de transmission DTx. En sortie du diplexeur OMT et en entrée du polariseur P, le signal est toujours polarisé linéairement et comprend toujours une composante verticale et une composante horizontale. Le polariseur P introduit un déphasage de 900 entre ces deux composantes, ce qui permet d'obtenir un signal polarisé circulairement qui est ensuite transmis par le cornet A. Néanmoins, pour générer la polarisation circulaire, le polariseur P
utilise une cavité surdimensionnée pour la bande de fréquence en réception, ce qui fait apparaître des modes supérieurs et limite la largeur de la bande en réception.
De plus, cette architecture peut également dégrader les performances de rayonnement de l'antenne A, notamment au niveau du rapport signal sur interférence ( Carrier to interference ratio en anglais, ou Cil) et de la discrimination de polarisation croisée (ou XPD, Cross polarization
linéairement, d'amplitude A, part d'un des accès en transmission DTx et GTx. Le signal passe d'abord par le coupleur CRF, ce qui permet de séparer le signal en deux signaux déphasés de 900 et d'amplitude A/2, puis ces deux signaux passent par les filtres TF avant d'arriver dans le coupleur OMJ. Le coupleur OMJ va recombiner ces deux signaux afin d'envoyer vers l'antenne cornet A un signal polarisé circulairement. Selon l'accès d'entrée DTx ou GTx, le signal transmis par l'antenne A sera polarisé circulairement droit ou circulairement gauche.
Ce dispositif présente quelques inconvénients : il possède de nombreux composants (huit pièces élémentaires), ce qui entraîne un coût de fabrication élevé, et pour des applications en mono-polarisation, il nécessite deux charges absorbantes dont l'approvisionnement est coûteux, notamment à cause des délais de fabrication.
L'architecture de la figure 2 comprend un diplexeur de polarisation OMT (ou Ortho Mode Transducer en anglais) relié à un polariseur 900 P, lui-même relié à un cornet A. Le diplexeur de polarisation OMT permet notamment de générer les deux composantes verticale et horizontale d'un signal polarisé linéairement, l'une associée au signal en transmission et l'autre au signal en réception. Lors de la réception, le cornet A reçoit un signal polarisé circulairement, qui est ensuite converti en signal polarisé
linéaire grâce au polariseur 900 P. Puis ce signal passe par le diplexeur OMT et est récupéré
sur l'accès en réception GRx.
Lors de la transmission, un signal polarisé linéairement arrive dans le diplexeur OMT
par l'accès de transmission DTx. En sortie du diplexeur OMT et en entrée du polariseur P, le signal est toujours polarisé linéairement et comprend toujours une composante verticale et une composante horizontale. Le polariseur P introduit un déphasage de 900 entre ces deux composantes, ce qui permet d'obtenir un signal polarisé circulairement qui est ensuite transmis par le cornet A. Néanmoins, pour générer la polarisation circulaire, le polariseur P
utilise une cavité surdimensionnée pour la bande de fréquence en réception, ce qui fait apparaître des modes supérieurs et limite la largeur de la bande en réception.
De plus, cette architecture peut également dégrader les performances de rayonnement de l'antenne A, notamment au niveau du rapport signal sur interférence ( Carrier to interference ratio en anglais, ou Cil) et de la discrimination de polarisation croisée (ou XPD, Cross polarization
4 Discrimination en anglais). Cette architecture est également limitée aux applications en mono-polarisation.
L'architecture de la figure 3 est plus complexe que la première architecture, notamment au niveau de la chaîne de transmission qui comprend un coupleur de jonction à
mode orthogonal OMJ à quatre fentes de couplage nécessitant une recombinaison avec deux diviseurs plan horizontaux D et un coupleur CRF pour générer la polarisation circulaire.
Cette architecture comprend plus de pièces élémentaires et génère donc de nombreux inconvénients au niveau assemblage, masse, coût, ou encombrement. Comme l'architecture 1, cette architecture est utilisée pour des applications en mono-polarisation ou en bi-polarisation.
L'invention vise à surmonter les inconvénients et limitations précités de l'art antérieur. Plus précisément, elle vise à proposer un excitateur permettant le passage d'une architecture polariseur à septum mono-bande à bi-bandes en réception et transmission. Un excitateur selon l'invention a l'avantage de ne pas comprendre de charges absorbantes lors .. de son utilisation en mono-polarisation.
Un objet de l'invention est donc un excitateur radiofréquence compact comprenant au moins un accès axial destiné à être raccordé à une antenne rayonnante, au moins une sortie destinée à récupérer des signaux reçus par ladite antenne et au moins une entrée destinée à transmettre des signaux par ladite antenne, caractérisé en ce qu'il comprend également un premier polariseur à septum, un deuxième polariseur à septum, et un filtre fréquentiel, les deux polariseurs à septum comprenant chacun trois accès, un des accès étant un accès commun et les deux autres accès étant des accès rectangulaires, dits droit et gauche, le deuxième polariseur à septum étant relié par son accès commun à un premier accès rectangulaire du premier polariseur et le filtre fréquentiel étant relié
au deuxième accès rectangulaire du premier polariseur et configure de manière à filtrer une bande de fréquence de réception ou une bande de fréquence de transmission, et caractérisé en ce qu'au moins un des polariseurs est configure pour convertir un signal polarisé
circulairement reçu sur ledit accès axial de l'excitateur en un signal polarisé linéairement pour une bande de fréquence de réception et en ce qu'au moins un deuxième polariseur est configure pour convertir un signal polarisé linéairement transmis audit excitateur par ladite entrée en un signal polarisé circulairement pour une bande de fréquence de transmission différente de ladite bande de fréquence de réception.
Selon des modes de réalisation de l'invention :
- l'accès commun des deux dits polariseurs a une section carrée ou circulaire ;
L'architecture de la figure 3 est plus complexe que la première architecture, notamment au niveau de la chaîne de transmission qui comprend un coupleur de jonction à
mode orthogonal OMJ à quatre fentes de couplage nécessitant une recombinaison avec deux diviseurs plan horizontaux D et un coupleur CRF pour générer la polarisation circulaire.
Cette architecture comprend plus de pièces élémentaires et génère donc de nombreux inconvénients au niveau assemblage, masse, coût, ou encombrement. Comme l'architecture 1, cette architecture est utilisée pour des applications en mono-polarisation ou en bi-polarisation.
L'invention vise à surmonter les inconvénients et limitations précités de l'art antérieur. Plus précisément, elle vise à proposer un excitateur permettant le passage d'une architecture polariseur à septum mono-bande à bi-bandes en réception et transmission. Un excitateur selon l'invention a l'avantage de ne pas comprendre de charges absorbantes lors .. de son utilisation en mono-polarisation.
Un objet de l'invention est donc un excitateur radiofréquence compact comprenant au moins un accès axial destiné à être raccordé à une antenne rayonnante, au moins une sortie destinée à récupérer des signaux reçus par ladite antenne et au moins une entrée destinée à transmettre des signaux par ladite antenne, caractérisé en ce qu'il comprend également un premier polariseur à septum, un deuxième polariseur à septum, et un filtre fréquentiel, les deux polariseurs à septum comprenant chacun trois accès, un des accès étant un accès commun et les deux autres accès étant des accès rectangulaires, dits droit et gauche, le deuxième polariseur à septum étant relié par son accès commun à un premier accès rectangulaire du premier polariseur et le filtre fréquentiel étant relié
au deuxième accès rectangulaire du premier polariseur et configure de manière à filtrer une bande de fréquence de réception ou une bande de fréquence de transmission, et caractérisé en ce qu'au moins un des polariseurs est configure pour convertir un signal polarisé
circulairement reçu sur ledit accès axial de l'excitateur en un signal polarisé linéairement pour une bande de fréquence de réception et en ce qu'au moins un deuxième polariseur est configure pour convertir un signal polarisé linéairement transmis audit excitateur par ladite entrée en un signal polarisé circulairement pour une bande de fréquence de transmission différente de ladite bande de fréquence de réception.
Selon des modes de réalisation de l'invention :
- l'accès commun des deux dits polariseurs a une section carrée ou circulaire ;
5 - les accès rectangulaires des deux dits polariseurs ont une section rectangulaire ou elliptique ;
- l'excitateur radiofréquence comprend également un second filtre fréquentiel (F3) et un troisième polariseur à septum (PS4), ledit second filtre étant relié à un desdits accès rectangulaires dudit second polariseur (PS2) et étant configure de manière à
rejeter la même bande de fréquence que ledit premier filtre (F1), et ledit troisième polariseur (PS4) étant placé entre ledit premier polariseur (PS1) et ledit premier filtre (F1), son accès commun étant relié au premier polariseur (PS1) et un de ses accès rectangulaires au premier filtre (F1), et le troisième polariseur (PS4) étant configure pour convertir ledit signal polarisé circulairement reçu sur ledit accès axial de l'excitateur en un signal polarisé linéairement pour une bande de fréquence de réception ou pour convertir ledit signal polarisé linéairement transmis audit excitateur par ladite entrée en un signal polarisé circulairement pour une bande de fréquence de transmission ;
- l'excitateur radiofréquence comprend également un second filtre fréquentiel et un troisième polariseur à septum, ledit second filtre étant relié audit premier accès rectangulaire dudit premier polariseur en parallèle audit second polariseur et étant configure de manière à rejeter une bande de fréquence de réception ou une bande de fréquence de transmission, et ledit troisième polariseur étant relié audit deuxième accès rectangulaire dudit premier polariseur en parallèle dudit premier filtre fréquentiel et étant configure pour convertir ledit signal polarisé
circulairement reçu sur ledit accès axial de l'excitateur en un signal polarisé linéairement pour une bande de fréquence de réception ou pour convertir ledit signal polarisé linéairement transmis audit excitateur par ladite entrée en un signal polarisé
circulairement pour une bande de fréquence de transmission ;
- l'excitateur radiofréquence comprend également un second filtre fréquentiel (F3) et un troisième polariseur à septum (PS4), ledit second filtre étant relié à un desdits accès rectangulaires dudit second polariseur (PS2) et étant configure de manière à
rejeter la même bande de fréquence que ledit premier filtre (F1), et ledit troisième polariseur (PS4) étant placé entre ledit premier polariseur (PS1) et ledit premier filtre (F1), son accès commun étant relié au premier polariseur (PS1) et un de ses accès rectangulaires au premier filtre (F1), et le troisième polariseur (PS4) étant configure pour convertir ledit signal polarisé circulairement reçu sur ledit accès axial de l'excitateur en un signal polarisé linéairement pour une bande de fréquence de réception ou pour convertir ledit signal polarisé linéairement transmis audit excitateur par ladite entrée en un signal polarisé circulairement pour une bande de fréquence de transmission ;
- l'excitateur radiofréquence comprend également un second filtre fréquentiel et un troisième polariseur à septum, ledit second filtre étant relié audit premier accès rectangulaire dudit premier polariseur en parallèle audit second polariseur et étant configure de manière à rejeter une bande de fréquence de réception ou une bande de fréquence de transmission, et ledit troisième polariseur étant relié audit deuxième accès rectangulaire dudit premier polariseur en parallèle dudit premier filtre fréquentiel et étant configure pour convertir ledit signal polarisé
circulairement reçu sur ledit accès axial de l'excitateur en un signal polarisé linéairement pour une bande de fréquence de réception ou pour convertir ledit signal polarisé linéairement transmis audit excitateur par ladite entrée en un signal polarisé
circulairement pour une bande de fréquence de transmission ;
6 - l'excitateur radiofréquence comprend également un filtre fréquentiel placé entre un des accès rectangulaire dudit premier polariseur et l'accès commun dudit second polariseur ou dudit troisième polariseur ; et - le septum de chaque polariseur à septum a un profil choisi parmi un profil à marches, un profil exprimé par une courbe de type spline ou un profil linéaire.
L'invention porte également sur une antenne caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un excitateur compact selon un mode de réalisation de l'invention.
L'invention porte également sur un satellite caractérisé en ce qu'il comprend au moins une antenne selon un mode de réalisation de l'invention.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à
la lecture de la description faite en référence aux figures annexées données à titre d'exemple et qui représentent, respectivement :
- Les figures 1 à 3, un excitateur d'antenne selon l'art antérieur ;
- La figure 4a, un excitateur d'antenne selon un premier mode de réalisation de l'invention et les figures 4b à 4e, un excitateur d'antenne selon des variantes de ce premier mode de réalisation ;
- La figure 5, un excitateur d'antenne selon un second mode de réalisation de l'invention ;
- La figure 6, un excitateur d'antenne selon un troisième mode de réalisation de l'invention ;
- Les figures 7a, 7b et 7c, le profil de lames de polariseurs à septum pouvant être utilisés dans différents modes de réalisation de l'invention ;
- La figure 8, une comparaison entre un excitateur selon l'art antérieur et un excitateur selon un mode de réalisation de l'invention ; et - La figure 9, un satellite comprenant un excitateur selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 4a présente un excitateur selon un premier mode de réalisation de l'invention. Ce premier mode de réalisation correspond à une application en mono-polarisation. Les accès DRx et GTx définissent les accès en transmission (GTx) et en réception
L'invention porte également sur une antenne caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un excitateur compact selon un mode de réalisation de l'invention.
L'invention porte également sur un satellite caractérisé en ce qu'il comprend au moins une antenne selon un mode de réalisation de l'invention.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à
la lecture de la description faite en référence aux figures annexées données à titre d'exemple et qui représentent, respectivement :
- Les figures 1 à 3, un excitateur d'antenne selon l'art antérieur ;
- La figure 4a, un excitateur d'antenne selon un premier mode de réalisation de l'invention et les figures 4b à 4e, un excitateur d'antenne selon des variantes de ce premier mode de réalisation ;
- La figure 5, un excitateur d'antenne selon un second mode de réalisation de l'invention ;
- La figure 6, un excitateur d'antenne selon un troisième mode de réalisation de l'invention ;
- Les figures 7a, 7b et 7c, le profil de lames de polariseurs à septum pouvant être utilisés dans différents modes de réalisation de l'invention ;
- La figure 8, une comparaison entre un excitateur selon l'art antérieur et un excitateur selon un mode de réalisation de l'invention ; et - La figure 9, un satellite comprenant un excitateur selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 4a présente un excitateur selon un premier mode de réalisation de l'invention. Ce premier mode de réalisation correspond à une application en mono-polarisation. Les accès DRx et GTx définissent les accès en transmission (GTx) et en réception
7 (DRx) du dispositif. Celui-ci comprend deux polariseurs à septum PS1 et PS2 mis en cascade ainsi qu'un filtre fréquentiel F1.
Les deux polariseurs à septum possèdent chacun trois accès : un accès commun et deux accès rectangulaires, dits droit et gauche. Un guide d'onde CLT est relié
au premier polariseur PS1 par son accès commun AC1 et le deuxième polariseur PS2 est relié à l'accès droit AD1 du premier polariseur PS1 par son accès commun AC2. Enfin l'accès gauche AG1 du premier polariseur PS1 est relié à un filtre fréquentiel F1. Le filtre F1 peut être relié à cet accès AG1 directement (cas de la figure 4a) ou indirectement, par exemple grâce à un autre polariseur à septum (cas de la figure 6). Puis le filtre F1 est éventuellement relié à un tronçon de guide d'onde à diamètre décroissant de manière continue T (ou taper en anglais) ou par une transition à marches et constitue l'accès en transmission GTx du dispositif. L'accès droit AD2 du second polariseur est éventuellement relié à
un taper T et constitue l'accès en réception DRx. L'accès gauche AG2 du second polariseur PS2 est dans cet exemple relié à la masse.
Dans cet exemple, le filtre F1 ne laisse passer que la bande de fréquence de transmission et rejette donc les fréquences de la bande de réception. Le guide d'onde CLT
est, par exemple, un adaptateur permettant de connecter un composant de section circulaire à un composant de section carrée. Une antenne peut être ainsi reliée au premier polariseur PS1 grâce à ce guide d'onde CLT, par exemple une antenne cornet, par l'accès AA.
Les tapers T sont des guides d'ondes présentant des dimensions différentes entre son entrée et sa sortie, ce qui permet d'augmenter ou diminuer le champ le traversant.
Lors de la réception d'un signal en polarisation droite par le dispositif grâce à un cornet relié au guide d'onde CLT, un signal polarisé circulairement droit arrive dans le premier polariseur PS1 par son accès commun AC1. Ce signal circulaire comprend deux composantes linéaires : une composante verticale et une horizontale. On considère que la composante verticale est parallèle au septum (ou lame) du polariseur à septum PS1 et que la composante horizontale est perpendiculaire au septum (ou lame) du polariseur PS1. La composante parallèle du signal pénètre par l'accès commun AC1 dans le polariseur PS1, et ressort du polariseur PS1 par l'accès rectangulaire AD1, l'accès AG1 étant prévu pour le signal en polarisation gauche. La fréquence de coupure du polariseur PS1 pour la
Les deux polariseurs à septum possèdent chacun trois accès : un accès commun et deux accès rectangulaires, dits droit et gauche. Un guide d'onde CLT est relié
au premier polariseur PS1 par son accès commun AC1 et le deuxième polariseur PS2 est relié à l'accès droit AD1 du premier polariseur PS1 par son accès commun AC2. Enfin l'accès gauche AG1 du premier polariseur PS1 est relié à un filtre fréquentiel F1. Le filtre F1 peut être relié à cet accès AG1 directement (cas de la figure 4a) ou indirectement, par exemple grâce à un autre polariseur à septum (cas de la figure 6). Puis le filtre F1 est éventuellement relié à un tronçon de guide d'onde à diamètre décroissant de manière continue T (ou taper en anglais) ou par une transition à marches et constitue l'accès en transmission GTx du dispositif. L'accès droit AD2 du second polariseur est éventuellement relié à
un taper T et constitue l'accès en réception DRx. L'accès gauche AG2 du second polariseur PS2 est dans cet exemple relié à la masse.
Dans cet exemple, le filtre F1 ne laisse passer que la bande de fréquence de transmission et rejette donc les fréquences de la bande de réception. Le guide d'onde CLT
est, par exemple, un adaptateur permettant de connecter un composant de section circulaire à un composant de section carrée. Une antenne peut être ainsi reliée au premier polariseur PS1 grâce à ce guide d'onde CLT, par exemple une antenne cornet, par l'accès AA.
Les tapers T sont des guides d'ondes présentant des dimensions différentes entre son entrée et sa sortie, ce qui permet d'augmenter ou diminuer le champ le traversant.
Lors de la réception d'un signal en polarisation droite par le dispositif grâce à un cornet relié au guide d'onde CLT, un signal polarisé circulairement droit arrive dans le premier polariseur PS1 par son accès commun AC1. Ce signal circulaire comprend deux composantes linéaires : une composante verticale et une horizontale. On considère que la composante verticale est parallèle au septum (ou lame) du polariseur à septum PS1 et que la composante horizontale est perpendiculaire au septum (ou lame) du polariseur PS1. La composante parallèle du signal pénètre par l'accès commun AC1 dans le polariseur PS1, et ressort du polariseur PS1 par l'accès rectangulaire AD1, l'accès AG1 étant prévu pour le signal en polarisation gauche. La fréquence de coupure du polariseur PS1 pour la
8 composante parallèle est modifiée par le septum du polariseur PS1, ce qui entraîne une modification de la dispersion au sein du polariseur PS1 pour la composante parallèle. Le septum , et plus particulièrement le profil des lames du septum, est configure de manière à
ce que la longueur d'onde de cette composante soit plus courte que celle de la composante perpendiculaire. La composante parallèle met donc plus de temps à parcourir le polariseur que la composante perpendiculaire, et est donc retardée par rapport à la composante perpendiculaire d'un déphasage de cl)R_psi en sortie de l'accès rectangulaire AD1 du premier polariseur PS1. Le signal ressort donc polarisé elliptiquement de l'accès rectangulaire du polariseur PS1.
Le filtre fréquentiel F1 est configure de manière à rejeter les signaux n'appartenant pas à la bande de fréquence de transmission, le signal venant de l'accès droit AD1 par découplage et arrivant sur l'accès AG1 du premier polariseur est donc renvoyé
vers le polariseur PS1, et plus particulièrement vers le second accès rectangulaire AD1. Cela est possible, car le plan de court-circuit réalisé par le filtre F1 est positionné
de manière à
remettre en phase ce dernier.
Sur le second accès rectangulaire AD1 du premier polariseur PS1, le signal passe dans le second polariseur à septum PS2 en générant un déphasage cl)R_ps2 entre les composantes verticale (c'est-à-dire parallèle au septum) et horizontale (c'est-à-dire perpendiculaire au septum). Or celui-ci, en particulier le profil des lames du septum du polariseur PS2, est configure pour que le signal polarisé elliptiquement ressorte polarisé
linéairement. Le signal est récupéré quasiment en totalité par l'accès droit AD2 du second polariseur PS2 grâce à
une fonction de découplage générée naturellement par les lames constituant le septum du premier polariseur. La somme des deux déphasages (h-, R-PS1 (I)R-PS2 vaut 90 , et cette somme appliquée par les deux polariseurs PS1 et PS2 permet d'obtenir un signal polarisé
.. linéairement sur l'accès en réception DRx.
Lors de la transmission d'un signal, effectuée en polarisation gauche (inverse de la polarisation utilisée en réception), par le dispositif, un signal polarisé
linéairement est envoyé dans le dispositif par l'accès GTx. Il passe d'abord dans le filtre F1, puis à la sortie du filtre, ce signal est envoyé dans le premier polariseur PS1. En sortie du premier polariseur
ce que la longueur d'onde de cette composante soit plus courte que celle de la composante perpendiculaire. La composante parallèle met donc plus de temps à parcourir le polariseur que la composante perpendiculaire, et est donc retardée par rapport à la composante perpendiculaire d'un déphasage de cl)R_psi en sortie de l'accès rectangulaire AD1 du premier polariseur PS1. Le signal ressort donc polarisé elliptiquement de l'accès rectangulaire du polariseur PS1.
Le filtre fréquentiel F1 est configure de manière à rejeter les signaux n'appartenant pas à la bande de fréquence de transmission, le signal venant de l'accès droit AD1 par découplage et arrivant sur l'accès AG1 du premier polariseur est donc renvoyé
vers le polariseur PS1, et plus particulièrement vers le second accès rectangulaire AD1. Cela est possible, car le plan de court-circuit réalisé par le filtre F1 est positionné
de manière à
remettre en phase ce dernier.
Sur le second accès rectangulaire AD1 du premier polariseur PS1, le signal passe dans le second polariseur à septum PS2 en générant un déphasage cl)R_ps2 entre les composantes verticale (c'est-à-dire parallèle au septum) et horizontale (c'est-à-dire perpendiculaire au septum). Or celui-ci, en particulier le profil des lames du septum du polariseur PS2, est configure pour que le signal polarisé elliptiquement ressorte polarisé
linéairement. Le signal est récupéré quasiment en totalité par l'accès droit AD2 du second polariseur PS2 grâce à
une fonction de découplage générée naturellement par les lames constituant le septum du premier polariseur. La somme des deux déphasages (h-, R-PS1 (I)R-PS2 vaut 90 , et cette somme appliquée par les deux polariseurs PS1 et PS2 permet d'obtenir un signal polarisé
.. linéairement sur l'accès en réception DRx.
Lors de la transmission d'un signal, effectuée en polarisation gauche (inverse de la polarisation utilisée en réception), par le dispositif, un signal polarisé
linéairement est envoyé dans le dispositif par l'accès GTx. Il passe d'abord dans le filtre F1, puis à la sortie du filtre, ce signal est envoyé dans le premier polariseur PS1. En sortie du premier polariseur
9 PS1 par son accès commun AC1, le signal transmis est polarisé circulairement avec un déphasage cl)-r_psi de 90 puis est envoyé vers une antenne reliée au guide d'onde CLT.
Dans cet exemple, le premier polariseur PS1, et plus particulièrement le profil des lames du septum du polariseur PS1, est configure de manière à convertir un signal polarisé
linéairement en signal polarisé circulairement lors de la transmission, c'est-à-dire qu'il est configure de manière à créer un déphasage de 90 entre les deux composantes horizontale et verticale d'un signal entrant dans le dispositif par l'accès en transmission GTx. Le premier polariseur PS1 étant configure pour la transmission, il induit alors un déphasage, sur les composantes horizontale et verticale d'un signal reçu sur son accès commun AC1, qui est au plus proche de 90 . Le deuxième polariseur PS2 est donc configure de manière à
ce que la somme du déphasage induit par le premier polariseur PS1 et du déphasage induit par le second polariseur PS2 soit de 90 pour les signaux en réception, cela permet d'obtenir en sortie de l'accès droit AD2 du second polariseur PS2 un signal polarisé
linéairement.
On peut régler le déphasage entre les composantes horizontale et verticale des signaux, et donc la polarisation entre un signal entrant et sortant d'un polariseur à septum, grâce au nombre de marches présentes sur le septum dans les deux polariseurs PS1 et PS2, dans le cas où le septum des deux polariseurs a un profil en marches (figure 6a). Des simulations numériques sont par exemple réalisées pour en régler le nombre. De plus, on caractérise la pureté de la polarisation circulaire par le taux d'ellipticité.
Celui-ci dépend de l'écart de phase par rapport au déphasage théorique de 90 . On considère, par exemple, qu'avec un écart de plus ou moins 7 , c'est-à-dire un déphasage compris entre 83 et 97 , on peut générer une polarisation circulaire à partir d'une polarisation linéaire, et inversement.
Avantageusement, l'écart est de plus ou moins 2 .
Plus généralement, le déphasage induit par un polariseur à septum peut être réglé en modifiant le profil des lames du septum. Ce réglage est généralement fait grâce à des simulations numériques dans lesquelles, on fait varier le profil des lames du septum (nombre de marches, profil linéaire ou courbe, etc...) afin d'obtenir le déphasage souhaité. Ainsi, dans l'exemple de la figure 4a, le profil du septum du premier polariseur PS1 est configure de manière à ce que le déphasage entre un signal reçu sur l'accès rectangulaire AG1 et sortant par l'accès commun AC1 soit de 90 7 pour une bande de fréquence de transmission. Le profil des septums du premier PS1 et du second PS2 polariseur est également configure de manière à ce que le déphasage entre un signal reçu sur l'accès commun AC1 du premier polariseur PS1 et sortant par l'accès rectangulaire AD2 du second polariseur PS2 soit de 900 70 pour une bande de fréquence de réception.
5 Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le second polariseur PS2 est relié
au premier polariseur PS1 par son accès gauche AG1, et le filtre F1 est relié
au premier polariseur PS1 par son accès droit AD1 (figure 4b). Dans ce cas, l'accès en réception GRx est toujours situé sur l'un des accès rectangulaires du second polariseur PS2, et l'accès en transmission DTx sur le filtre F1. Dans ce mode de réalisation, le profil du septum du premier
Dans cet exemple, le premier polariseur PS1, et plus particulièrement le profil des lames du septum du polariseur PS1, est configure de manière à convertir un signal polarisé
linéairement en signal polarisé circulairement lors de la transmission, c'est-à-dire qu'il est configure de manière à créer un déphasage de 90 entre les deux composantes horizontale et verticale d'un signal entrant dans le dispositif par l'accès en transmission GTx. Le premier polariseur PS1 étant configure pour la transmission, il induit alors un déphasage, sur les composantes horizontale et verticale d'un signal reçu sur son accès commun AC1, qui est au plus proche de 90 . Le deuxième polariseur PS2 est donc configure de manière à
ce que la somme du déphasage induit par le premier polariseur PS1 et du déphasage induit par le second polariseur PS2 soit de 90 pour les signaux en réception, cela permet d'obtenir en sortie de l'accès droit AD2 du second polariseur PS2 un signal polarisé
linéairement.
On peut régler le déphasage entre les composantes horizontale et verticale des signaux, et donc la polarisation entre un signal entrant et sortant d'un polariseur à septum, grâce au nombre de marches présentes sur le septum dans les deux polariseurs PS1 et PS2, dans le cas où le septum des deux polariseurs a un profil en marches (figure 6a). Des simulations numériques sont par exemple réalisées pour en régler le nombre. De plus, on caractérise la pureté de la polarisation circulaire par le taux d'ellipticité.
Celui-ci dépend de l'écart de phase par rapport au déphasage théorique de 90 . On considère, par exemple, qu'avec un écart de plus ou moins 7 , c'est-à-dire un déphasage compris entre 83 et 97 , on peut générer une polarisation circulaire à partir d'une polarisation linéaire, et inversement.
Avantageusement, l'écart est de plus ou moins 2 .
Plus généralement, le déphasage induit par un polariseur à septum peut être réglé en modifiant le profil des lames du septum. Ce réglage est généralement fait grâce à des simulations numériques dans lesquelles, on fait varier le profil des lames du septum (nombre de marches, profil linéaire ou courbe, etc...) afin d'obtenir le déphasage souhaité. Ainsi, dans l'exemple de la figure 4a, le profil du septum du premier polariseur PS1 est configure de manière à ce que le déphasage entre un signal reçu sur l'accès rectangulaire AG1 et sortant par l'accès commun AC1 soit de 90 7 pour une bande de fréquence de transmission. Le profil des septums du premier PS1 et du second PS2 polariseur est également configure de manière à ce que le déphasage entre un signal reçu sur l'accès commun AC1 du premier polariseur PS1 et sortant par l'accès rectangulaire AD2 du second polariseur PS2 soit de 900 70 pour une bande de fréquence de réception.
5 Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le second polariseur PS2 est relié
au premier polariseur PS1 par son accès gauche AG1, et le filtre F1 est relié
au premier polariseur PS1 par son accès droit AD1 (figure 4b). Dans ce cas, l'accès en réception GRx est toujours situé sur l'un des accès rectangulaires du second polariseur PS2, et l'accès en transmission DTx sur le filtre F1. Dans ce mode de réalisation, le profil du septum du premier
10 polariseur PS1 est configure de manière à ce que le déphasage entre un signal reçu sur l'accès rectangulaire AD1 et sortant par l'accès commun AC1 soit de 90 7 pour une bande de fréquence de transmission. Le profil des septums du premier PS1 et du second PS2 polariseur est également configure de manière à ce que le déphasage entre un signal reçu sur l'accès commun AC1 du premier polariseur PS1 et sortant par l'accès rectangulaire AD2 du second polariseur PS2 soit de 90 7 pour une bande de fréquence de réception Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le filtre F1 est un filtre rejetant les fréquences de la bande de transmission. Dans ce cas, le premier polariseur PS1 est configure de manière à obtenir un déphasage de 90 , avec par exemple une tolérance de 7 , entre la composante verticale et la composante horizontale pour les signaux en réception et le second polariseur PS2 est configure de manière à ce que la somme du déphasage induit par le premier polariseur PS1 et du déphasage induit par le second polariseur PS2 soit de 90 , avec par exemple une tolérance de 7 , entre les deux composantes pour les signaux en transmission. Le déphasage introduit par les deux polariseurs PS1 et PS2 permet ainsi de convertir le signal reçu polarisé circulairement en un signal polarisé
linéairement et de convertir le signal transmis polarisé linéairement en un signal polarisé
circulairement.
L'accès en réception GRx est donc situé sur la sortie du filtre F1 et l'accès en transmission DTx est situé sur l'un des accès rectangulaires du second polariseur PS2 (figure 4c).
Autrement dit dans ce mode de réalisation, le profil du septum du premier polariseur PS1 est configure de manière à ce que le déphasage entre un signal reçu sur l'accès commun AC1 et sortant par l'accès rectangulaire AG1 soit de 90 7 pour une bande de fréquence de
linéairement et de convertir le signal transmis polarisé linéairement en un signal polarisé
circulairement.
L'accès en réception GRx est donc situé sur la sortie du filtre F1 et l'accès en transmission DTx est situé sur l'un des accès rectangulaires du second polariseur PS2 (figure 4c).
Autrement dit dans ce mode de réalisation, le profil du septum du premier polariseur PS1 est configure de manière à ce que le déphasage entre un signal reçu sur l'accès commun AC1 et sortant par l'accès rectangulaire AG1 soit de 90 7 pour une bande de fréquence de
11 réception. Le profil des septums du premier PS1 et du second PS2 polariseur est également configure de manière à ce que le déphasage entre un signal reçu sur l'accès rectangulaire AD2 du second polariseur PS2 et sortant par l'accès commun AC1 du premier polariseur PS1 soit de 900 70 pour une bande de fréquence de transmission.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, un second filtre fréquentiel peut être placé entre les deux polariseurs PS1 et PS2 de manière :
- à rejeter les signaux appartenant à la bande de fréquence de transmission, si le premier polariseur PS1 est configure pour obtenir un déphasage de 90 , avec par exemple une tolérance de 7 , pour les signaux en transmission et convertir un signal transmis polarisé linéairement en un signal polarisé circulairement (figure 4d) et, dans ce cas, l'accès en transmission GTx est sur la sortie du filtre F1 et l'accès en réception DRx est sur l'un des accès rectangulaires du second polariseur PS2; ou - à rejeter les signaux appartenant à la bande de fréquence de réception, si le premier polariseur PS1 est configure pour obtenir un déphasage de 90 , avec par exemple une tolérance de 70, pour les signaux en réception et convertir un signal reçu polarisé circulairement en un signal polarisé linéairement (figure 4e), et dans ce cas, l'accès en transmission DTx est sur l'un des accès rectangulaires du second polariseur PS2 et l'accès en réception GRx est sur la sortie du filtre F1.
Dans l'exemple de la figure 4d, le profil du septum du premier polariseur PS1 est configure de manière à ce que le déphasage entre un signal reçu sur l'accès rectangulaire AG1 et sortant par l'accès commun AC1 soit de 90 7 pour une bande de fréquence de transmission. Le profil des septums du premier PS1 et du second PS2 polariseur est également configure de manière à ce que le déphasage entre un signal reçu sur l'accès commun AC1 du premier polariseur PS1 et sortant par l'accès rectangulaire AD2 du second polariseur PS2 soit de 90 7 pour une bande de fréquence de réception.
Dans l'exemple de la figure 4e, le profil du septum du premier polariseur PS1 est configure de manière à ce que le déphasage entre un signal reçu sur l'accès commun AC1 et sortant par l'accès rectangulaire AG1 soit de 90 7 pour une bande de fréquence de réception. Le profil des septums du premier PS1 et du second PS2 polariseur est également
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, un second filtre fréquentiel peut être placé entre les deux polariseurs PS1 et PS2 de manière :
- à rejeter les signaux appartenant à la bande de fréquence de transmission, si le premier polariseur PS1 est configure pour obtenir un déphasage de 90 , avec par exemple une tolérance de 7 , pour les signaux en transmission et convertir un signal transmis polarisé linéairement en un signal polarisé circulairement (figure 4d) et, dans ce cas, l'accès en transmission GTx est sur la sortie du filtre F1 et l'accès en réception DRx est sur l'un des accès rectangulaires du second polariseur PS2; ou - à rejeter les signaux appartenant à la bande de fréquence de réception, si le premier polariseur PS1 est configure pour obtenir un déphasage de 90 , avec par exemple une tolérance de 70, pour les signaux en réception et convertir un signal reçu polarisé circulairement en un signal polarisé linéairement (figure 4e), et dans ce cas, l'accès en transmission DTx est sur l'un des accès rectangulaires du second polariseur PS2 et l'accès en réception GRx est sur la sortie du filtre F1.
Dans l'exemple de la figure 4d, le profil du septum du premier polariseur PS1 est configure de manière à ce que le déphasage entre un signal reçu sur l'accès rectangulaire AG1 et sortant par l'accès commun AC1 soit de 90 7 pour une bande de fréquence de transmission. Le profil des septums du premier PS1 et du second PS2 polariseur est également configure de manière à ce que le déphasage entre un signal reçu sur l'accès commun AC1 du premier polariseur PS1 et sortant par l'accès rectangulaire AD2 du second polariseur PS2 soit de 90 7 pour une bande de fréquence de réception.
Dans l'exemple de la figure 4e, le profil du septum du premier polariseur PS1 est configure de manière à ce que le déphasage entre un signal reçu sur l'accès commun AC1 et sortant par l'accès rectangulaire AG1 soit de 90 7 pour une bande de fréquence de réception. Le profil des septums du premier PS1 et du second PS2 polariseur est également
12 configure de manière à ce que le déphasage entre un signal reçu sur l'accès rectangulaire AD2 du second polariseur PS2 et sortant par l'accès commun AC1 du premier polariseur PS1 soit de 900 70 pour une bande de fréquence de transmission.
L'architecture présentée sur les figures 4a à 4e est dédiée aux applications en mono-polarisation, cela signifie que sur l'accès en réception DRx, on ne récupèrera le signal reçu issu de la polarisation circulaire droite. Pour récupérer le signal reçu issu de la polarisation circulaire gauche, il faudrait que l'accès en réception soit placé sur le second accès rectangulaire du polariseur PS2.
La figure 5 présente un excitateur selon un second mode de réalisation de l'invention. Cette architecture est dédiée aux applications en bipolarisation, et elle permet la réalisation d'une source avec quatre accès, dont deux pour la transmission GTx et DTx et deux pour la réception GRx et DRx. Par rapport à l'excitateur de la figure 4, cet excitateur comprend en plus un deuxième filtre fréquentiel F2 placé en parallèle du deuxième polariseur PS2 sur l'accès rectangulaire droit AD1 du premier polariseur PS1 ;
et un troisième polariseur à septum PS3, placé en parallèle du filtre F1 sur l'accès gauche AG1 du premier polariseur PS1.
Le principe de fonctionnement est similaire à celui de la figure 4. Lors de la transmission, le signal transmis est fourni en entrée du dispositif par les accès de transmission GTx et DTx. Ce signal est polarisé linéairement et comprend une composante verticale et une composante horizontale. Les deux filtres F1 et F2 sont configurés pour rejeter les signaux non compris dans la bande de fréquence de transmission. Le signal transmis est donc envoyé vers le premier polariseur PS1 par ses deux accès rectangulaires AD1 et AG1. Le polariseur PS1 (en particulier son septum) est configure de manière à
déphaser de 90 , avec par exemple un écart de 7 , les deux composantes du signal transmis pour convertir le signal polarisé linéairement en un signal polarisé
circulairement.
Le signal transmis sortant du premier polariseur PS1 par son accès commun AC1 est donc polarisé circulairement.
Lors de la réception, le signal reçu arrive en entrée du premier polariseur PS1 par son accès commun AC1. Le signal est polarisé circulairement à son entrée. En sortant du .. polariseur PS1, ce signal est polarisé elliptiquement gauche et/ou droite, et ressort par les
L'architecture présentée sur les figures 4a à 4e est dédiée aux applications en mono-polarisation, cela signifie que sur l'accès en réception DRx, on ne récupèrera le signal reçu issu de la polarisation circulaire droite. Pour récupérer le signal reçu issu de la polarisation circulaire gauche, il faudrait que l'accès en réception soit placé sur le second accès rectangulaire du polariseur PS2.
La figure 5 présente un excitateur selon un second mode de réalisation de l'invention. Cette architecture est dédiée aux applications en bipolarisation, et elle permet la réalisation d'une source avec quatre accès, dont deux pour la transmission GTx et DTx et deux pour la réception GRx et DRx. Par rapport à l'excitateur de la figure 4, cet excitateur comprend en plus un deuxième filtre fréquentiel F2 placé en parallèle du deuxième polariseur PS2 sur l'accès rectangulaire droit AD1 du premier polariseur PS1 ;
et un troisième polariseur à septum PS3, placé en parallèle du filtre F1 sur l'accès gauche AG1 du premier polariseur PS1.
Le principe de fonctionnement est similaire à celui de la figure 4. Lors de la transmission, le signal transmis est fourni en entrée du dispositif par les accès de transmission GTx et DTx. Ce signal est polarisé linéairement et comprend une composante verticale et une composante horizontale. Les deux filtres F1 et F2 sont configurés pour rejeter les signaux non compris dans la bande de fréquence de transmission. Le signal transmis est donc envoyé vers le premier polariseur PS1 par ses deux accès rectangulaires AD1 et AG1. Le polariseur PS1 (en particulier son septum) est configure de manière à
déphaser de 90 , avec par exemple un écart de 7 , les deux composantes du signal transmis pour convertir le signal polarisé linéairement en un signal polarisé
circulairement.
Le signal transmis sortant du premier polariseur PS1 par son accès commun AC1 est donc polarisé circulairement.
Lors de la réception, le signal reçu arrive en entrée du premier polariseur PS1 par son accès commun AC1. Le signal est polarisé circulairement à son entrée. En sortant du .. polariseur PS1, ce signal est polarisé elliptiquement gauche et/ou droite, et ressort par les
13 accès gauche AG1 et droit AD1 du premier polariseur PS1. Puis il est envoyé
dans les accès communs AC2 et AC3 des deux polariseurs PS2 et PS3. Les polariseurs PS2 et PS3, en particulier leur septum respectif, sont configurés de manière à ce que le déphasage induit par le premier polariseur PS1 et par le polariseur PS2 ou PS3 soit de 90 entre les composantes horizontale et verticale du signal reçu, avec un écart de 7 .
Cela permet d'obtenir en sortie des polariseurs PS2 et PS3 sur les accès AD2 et AD3, deux signaux polarisés linéairement, l'un issu du signal reçu polarisé circulairement gauche et le second issu du signal reçu polarisé circulairement droit.
Comme précédemment, il est possible d'avoir le polariseur PS2 et le filtre F2 sur l'accès gauche AG1 du premier polariseur PS1 et le polariseur PS3 et le filtre F1 sur l'accès droit AD1 du premier polariseur PS1. De même, selon un autre mode de réalisation de l'invention, le premier polariseur PS1 peut être configure de manière à ce que le déphasage entre les deux composantes verticale et horizontale soit de 90 , avec par exemple un écart de 7 , pour les signaux en réception (c'est-à-dire de manière à convertir un signal reçu polarisé circulairement en un signal polarisé linéairement), que les filtres F1 et F2 soient configurés pour rejeter les fréquences n'appartenant pas à la bande de fréquence de réception, et que les polariseurs PS2 et PS3 soient configurés de manière à ce que le déphasage entre les deux composantes, induit par les deux polariseurs PS1 et PS2 ou PS1 et PS3, soit de 90 , avec par exemple un écart de 7 , pour les signaux en transmission (c'est-à-dire de manière à convertir un signal transmis polarisé linéairement en un signal polarisé
circulairement).
La figure 6 présente un excitateur selon un troisième mode de réalisation.
Cette architecture comprend quatre accès : un en réception droite DRx, un en réception gauche GRx, un en transmission droite DTx et un en transmission gauche GTx. Cet excitateur comprend trois polariseurs PS1, PS2 et PS4 et deux filtres F1 et F3. Par rapport à
l'architecture précédente, les filtres F1 et F3 sont chacun placés en sortie d'un des accès rectangulaires des polariseurs PS2 pour F3 et PS4 pour F1. Les filtres F1 et F3 sont par exemple configurés pour ne laisser passer que les fréquences de la bande de transmission.
Dans ce cas, le polariseur PS1 réalise pour la bande de transmission l'ensemble du déphasage de 90 . Le déphasage pour la bande de réception est alors soit réalisé par la combinaison des polariseurs PS1 et PS2 pour la réception droite, soit réalisé
par la
dans les accès communs AC2 et AC3 des deux polariseurs PS2 et PS3. Les polariseurs PS2 et PS3, en particulier leur septum respectif, sont configurés de manière à ce que le déphasage induit par le premier polariseur PS1 et par le polariseur PS2 ou PS3 soit de 90 entre les composantes horizontale et verticale du signal reçu, avec un écart de 7 .
Cela permet d'obtenir en sortie des polariseurs PS2 et PS3 sur les accès AD2 et AD3, deux signaux polarisés linéairement, l'un issu du signal reçu polarisé circulairement gauche et le second issu du signal reçu polarisé circulairement droit.
Comme précédemment, il est possible d'avoir le polariseur PS2 et le filtre F2 sur l'accès gauche AG1 du premier polariseur PS1 et le polariseur PS3 et le filtre F1 sur l'accès droit AD1 du premier polariseur PS1. De même, selon un autre mode de réalisation de l'invention, le premier polariseur PS1 peut être configure de manière à ce que le déphasage entre les deux composantes verticale et horizontale soit de 90 , avec par exemple un écart de 7 , pour les signaux en réception (c'est-à-dire de manière à convertir un signal reçu polarisé circulairement en un signal polarisé linéairement), que les filtres F1 et F2 soient configurés pour rejeter les fréquences n'appartenant pas à la bande de fréquence de réception, et que les polariseurs PS2 et PS3 soient configurés de manière à ce que le déphasage entre les deux composantes, induit par les deux polariseurs PS1 et PS2 ou PS1 et PS3, soit de 90 , avec par exemple un écart de 7 , pour les signaux en transmission (c'est-à-dire de manière à convertir un signal transmis polarisé linéairement en un signal polarisé
circulairement).
La figure 6 présente un excitateur selon un troisième mode de réalisation.
Cette architecture comprend quatre accès : un en réception droite DRx, un en réception gauche GRx, un en transmission droite DTx et un en transmission gauche GTx. Cet excitateur comprend trois polariseurs PS1, PS2 et PS4 et deux filtres F1 et F3. Par rapport à
l'architecture précédente, les filtres F1 et F3 sont chacun placés en sortie d'un des accès rectangulaires des polariseurs PS2 pour F3 et PS4 pour F1. Les filtres F1 et F3 sont par exemple configurés pour ne laisser passer que les fréquences de la bande de transmission.
Dans ce cas, le polariseur PS1 réalise pour la bande de transmission l'ensemble du déphasage de 90 . Le déphasage pour la bande de réception est alors soit réalisé par la combinaison des polariseurs PS1 et PS2 pour la réception droite, soit réalisé
par la
14 combinaison des polariseurs PS1 et PS4 pour la réception gauche. Les polariseurs PS2 et PS4 sont également dimensionnés dans cet exemple pour que dans le plan perpendiculaire au septum de PS2 et PS4, le signal en transmission puisse se propager et que dans le plan parallèle au septum, le signal en transmission ne puisse pas se propager. Les polariseurs PS2 et PS4 sont alors équivalents à des guides rectangulaires pour la bande de transmission. Le filtrage entre les bandes de transmission et réception est réalisé par les filtres F1 et F3 pour rejeter aux accès en transmission DTx et GTx les fréquences de la bande de réception et par un guide sous-coupure pour rejeter aux accès en réception DRx et GRx les fréquences de la bande de transmission.
Les figures 7a, 7b et 7c présentent le profil des lames d'un polariseur à
septum présent dans un excitateur d'antenne selon un mode de réalisation de l'invention. Les lames peuvent avoir un profil en marches (figure 7a), un profil donné par une courbe de type spline (figure 7b) ou un profil linéaire (figure 7c). Pour un profil donné
par une courbe de type spline , il est possible de régler le déphasage du polariseur en faisant varier le nombre de points interpolés par la courbe, dits points de contrôle. Pour un profil linéaire, le déphasage peut être réglé par le nombre de sections (ou segments) et par leur pente. Le profil des lames utilisé sera dépendant de la technologie de fabrication. Par exemple, un profil en marches sera privilégié pour une fabrication en usinage, tandis qu'un profil linéaire ou de type spline sera privilégié pour une fabrication additive.
La figure 8 compare un excitateur selon l'art antérieur Eant et un excitateur selon un mode de réalisation de l'invention E,nõ pour une application en bi-polarisation. L'excitateur selon l'invention a une masse réduite jusqu'à 77 % par rapport à l'art antérieur et ses coûts de fabrication sont réduits jusqu'à 82 %.
La figure 9 présente un satellite S comprenant une pluralité d'antennes cornet A sur lesquelles un excitateur E selon l'invention est placé. Sur cet exemple, par rapport à un excitateur de l'art antérieur, la masse a été réduite d'une trentaine de kilogrammes.
Les figures 7a, 7b et 7c présentent le profil des lames d'un polariseur à
septum présent dans un excitateur d'antenne selon un mode de réalisation de l'invention. Les lames peuvent avoir un profil en marches (figure 7a), un profil donné par une courbe de type spline (figure 7b) ou un profil linéaire (figure 7c). Pour un profil donné
par une courbe de type spline , il est possible de régler le déphasage du polariseur en faisant varier le nombre de points interpolés par la courbe, dits points de contrôle. Pour un profil linéaire, le déphasage peut être réglé par le nombre de sections (ou segments) et par leur pente. Le profil des lames utilisé sera dépendant de la technologie de fabrication. Par exemple, un profil en marches sera privilégié pour une fabrication en usinage, tandis qu'un profil linéaire ou de type spline sera privilégié pour une fabrication additive.
La figure 8 compare un excitateur selon l'art antérieur Eant et un excitateur selon un mode de réalisation de l'invention E,nõ pour une application en bi-polarisation. L'excitateur selon l'invention a une masse réduite jusqu'à 77 % par rapport à l'art antérieur et ses coûts de fabrication sont réduits jusqu'à 82 %.
La figure 9 présente un satellite S comprenant une pluralité d'antennes cornet A sur lesquelles un excitateur E selon l'invention est placé. Sur cet exemple, par rapport à un excitateur de l'art antérieur, la masse a été réduite d'une trentaine de kilogrammes.
Claims
Revendications 1. Excitateur radiofréquence compact comprenant au moins un accès axial (AA) destiné
à être raccordé à une antenne rayonnante, au moins une sortie (DRx, GRx) destinée à
récupérer des signaux reçus par ladite antenne et au moins une entrée destinée à
5 transmettre des signaux par ladite antenne (DTx, GTx), caractérisé en ce qu'il comprend également :
- un premier polariseur à septum (PS1) ;
- un deuxième polariseur à septum (PS2) ; et - un filtre fréquentiel (F1), 10 les deux polariseurs à septum comprenant chacun trois accès, un des accès étant un accès commun (AC1, AC2) et les deux autres accès étant des accès rectangulaires (AD1, AD2, AG1, AG2), dits droit (AD1, AD2) et gauche (AG1, AG2), le deuxième polariseur à septum étant relié par son accès commun à un premier accès rectangulaire du premier polariseur et le filtre fréquentiel étant relié au deuxième 15 accès rectangulaire du premier polariseur et configuré de manière à
filtrer une bande de fréquence de réception ou une bande de fréquence de transmission, l'accès axial étant relié à l'accès commun du premier polariseur, l'entrée et la sortie étant reliées au filtre ou à un accès rectangulaire du second polariseur, et caractérisé en ce que le septum du premier polariseur (PS1) est configuré
de manière à convertir un signal polarisé linéairement reçu sur un de ses accès rectangulaires (AD1, AG1) en un signal polarisé elliptiquement sur son accès commun (AC1) pour une bande de fréquence de transmission et de manière à conserver une polarisation elliptique entre un signal polarisé elliptiquement reçu sur son accès commun (AC1) et le signal en sortie de ses accès rectangulaires (AD1, AG1) pour une bande de fréquence de réception différente de ladite bande de fréquence de transmission.
2. Excitateur radiofréquence selon la revendication précédente dans lequel le septum du premier polariseur est configuré de manière à ce que un déphasage entre un signal reçu sur l'un de ses accès rectangulaire (AD1, AG1) et un signal en sortie de son accès commun (AC1), pour une bande de fréquence de transmission, soit de 90 7 et les septums des premier et second polariseurs sont configurés de manière à
ce qu'un déphasage entre un signal reçu sur l'accès commun (AC1) du premier polariseur (PS1) et un signal en sortie de l'un des accès rectangulaires (AD2, AG2) du second polariseur (PS2), pour une bande de fréquence de réception, soit de 90 7 .
3. Excitateur radiofréquence selon la revendication 1 dans lequel le septum du premier polariseur est configuré de manière à ce qu'un déphasage entre un signal reçu sur son accès commun (AC1) et un signal en sortie de l'un de ses accès rectangulaires (AD1, AG1), pour une bande de fréquence de réception, soit de 90 7 et les septums des premier et second polariseurs sont configurés de manière à ce qu'un déphasage entre un signal reçu sur l'un des accès rectangulaires (AD2, AG2) du second polariseur (P52) et un signal en sortie de l'accès commun (AC1) du premier polariseur (PS1), pour une bande de fréquence de transmission, soit de 900 70 .
4. Excitateur radiofréquence selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'accès commun des deux dits polariseurs a une section carrée ou circulaire.
5. Excitateur radiofréquence selon l'une des revendications précédentes dans lequel les accès rectangulaires des deux dits polariseurs ont une section rectangulaire ou elliptique.
6. Excitateur radiofréquence selon l'une des revendications précédentes comprenant un second filtre fréquentiel (F2) et un troisième polariseur à septum (PS3), ledit second filtre étant relié audit premier accès rectangulaire (AD1) dudit premier polariseur en parallèle audit second polariseur (PS2) et étant configuré de manière à
rejeter une bande de fréquence de réception ou une bande de fréquence de transmission, et ledit troisième polariseur (PS3) étant relié audit deuxième accès rectangulaire (AG1) dudit premier polariseur en parallèle dudit premier filtre fréquentiel (F1) et étant configuré pour convertir ledit signal polarisé
circulairement reçu sur ledit accès axial (AA) de l'excitateur en un signal polarisé
linéairement pour une bande de fréquence de réception ou pour convertir ledit signal polarisé
linéairement transmis audit excitateur par ladite entrée en un signal polarisé
circulairement pour une bande de fréquence de transmission.
S 7.
Excitateur radiofréquence selon l'une des revendications précédentes comprenant un filtre fréquentiel (F2) placé entre un des accès rectangulaire dudit premier polariseur (AD1) et l'accès commun dudit second polariseur (AC2) ou dudit troisième polariseur (AC3).
8. Excitateur radiofréquence selon l'une des revendications 1 à 5 comprenant un second filtre fréquentiel (F3) et un troisième polariseur à septum (PS4), ledit second filtre étant relié à un desdits accès rectangulaires dudit second polariseur (P52) et étant configuré de manière à rejeter la même bande de fréquence que ledit premier filtre (F1), et ledit troisième polariseur (PS4) étant placé entre ledit premier polariseur (PS1) et ledit premier filtre (F1), son accès commun étant relié au premier polariseur (PS1) et un de ses accès rectangulaires au premier filtre (F1), et le troisième polariseur (PS4) étant configuré pour convertir ledit signal polarisé
circulairement reçu sur ledit accès axial de l'excitateur en un signal polarisé
linéairement pour une bande de fréquence de réception ou pour convertir ledit signal polarisé linéairement transmis audit excitateur par ladite entrée en un signal polarisé circulairement pour une bande de fréquence de transmission.
9. Excitateur radiofréquence selon l'une des revendications précédentes dans lequel le septum de chaque dit polariseur à septum a un profil choisi parmi un profil à
marches, un profil exprimé par une courbe de type spline ou un profil linéaire.
10. Antenne caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un excitateur compact (Einv) selon l'une des revendications précédentes.
11. Satellite caractérisé en ce qu'il comprend au moins une antenne (A) selon la revendication précédente.
à être raccordé à une antenne rayonnante, au moins une sortie (DRx, GRx) destinée à
récupérer des signaux reçus par ladite antenne et au moins une entrée destinée à
5 transmettre des signaux par ladite antenne (DTx, GTx), caractérisé en ce qu'il comprend également :
- un premier polariseur à septum (PS1) ;
- un deuxième polariseur à septum (PS2) ; et - un filtre fréquentiel (F1), 10 les deux polariseurs à septum comprenant chacun trois accès, un des accès étant un accès commun (AC1, AC2) et les deux autres accès étant des accès rectangulaires (AD1, AD2, AG1, AG2), dits droit (AD1, AD2) et gauche (AG1, AG2), le deuxième polariseur à septum étant relié par son accès commun à un premier accès rectangulaire du premier polariseur et le filtre fréquentiel étant relié au deuxième 15 accès rectangulaire du premier polariseur et configuré de manière à
filtrer une bande de fréquence de réception ou une bande de fréquence de transmission, l'accès axial étant relié à l'accès commun du premier polariseur, l'entrée et la sortie étant reliées au filtre ou à un accès rectangulaire du second polariseur, et caractérisé en ce que le septum du premier polariseur (PS1) est configuré
de manière à convertir un signal polarisé linéairement reçu sur un de ses accès rectangulaires (AD1, AG1) en un signal polarisé elliptiquement sur son accès commun (AC1) pour une bande de fréquence de transmission et de manière à conserver une polarisation elliptique entre un signal polarisé elliptiquement reçu sur son accès commun (AC1) et le signal en sortie de ses accès rectangulaires (AD1, AG1) pour une bande de fréquence de réception différente de ladite bande de fréquence de transmission.
2. Excitateur radiofréquence selon la revendication précédente dans lequel le septum du premier polariseur est configuré de manière à ce que un déphasage entre un signal reçu sur l'un de ses accès rectangulaire (AD1, AG1) et un signal en sortie de son accès commun (AC1), pour une bande de fréquence de transmission, soit de 90 7 et les septums des premier et second polariseurs sont configurés de manière à
ce qu'un déphasage entre un signal reçu sur l'accès commun (AC1) du premier polariseur (PS1) et un signal en sortie de l'un des accès rectangulaires (AD2, AG2) du second polariseur (PS2), pour une bande de fréquence de réception, soit de 90 7 .
3. Excitateur radiofréquence selon la revendication 1 dans lequel le septum du premier polariseur est configuré de manière à ce qu'un déphasage entre un signal reçu sur son accès commun (AC1) et un signal en sortie de l'un de ses accès rectangulaires (AD1, AG1), pour une bande de fréquence de réception, soit de 90 7 et les septums des premier et second polariseurs sont configurés de manière à ce qu'un déphasage entre un signal reçu sur l'un des accès rectangulaires (AD2, AG2) du second polariseur (P52) et un signal en sortie de l'accès commun (AC1) du premier polariseur (PS1), pour une bande de fréquence de transmission, soit de 900 70 .
4. Excitateur radiofréquence selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'accès commun des deux dits polariseurs a une section carrée ou circulaire.
5. Excitateur radiofréquence selon l'une des revendications précédentes dans lequel les accès rectangulaires des deux dits polariseurs ont une section rectangulaire ou elliptique.
6. Excitateur radiofréquence selon l'une des revendications précédentes comprenant un second filtre fréquentiel (F2) et un troisième polariseur à septum (PS3), ledit second filtre étant relié audit premier accès rectangulaire (AD1) dudit premier polariseur en parallèle audit second polariseur (PS2) et étant configuré de manière à
rejeter une bande de fréquence de réception ou une bande de fréquence de transmission, et ledit troisième polariseur (PS3) étant relié audit deuxième accès rectangulaire (AG1) dudit premier polariseur en parallèle dudit premier filtre fréquentiel (F1) et étant configuré pour convertir ledit signal polarisé
circulairement reçu sur ledit accès axial (AA) de l'excitateur en un signal polarisé
linéairement pour une bande de fréquence de réception ou pour convertir ledit signal polarisé
linéairement transmis audit excitateur par ladite entrée en un signal polarisé
circulairement pour une bande de fréquence de transmission.
S 7.
Excitateur radiofréquence selon l'une des revendications précédentes comprenant un filtre fréquentiel (F2) placé entre un des accès rectangulaire dudit premier polariseur (AD1) et l'accès commun dudit second polariseur (AC2) ou dudit troisième polariseur (AC3).
8. Excitateur radiofréquence selon l'une des revendications 1 à 5 comprenant un second filtre fréquentiel (F3) et un troisième polariseur à septum (PS4), ledit second filtre étant relié à un desdits accès rectangulaires dudit second polariseur (P52) et étant configuré de manière à rejeter la même bande de fréquence que ledit premier filtre (F1), et ledit troisième polariseur (PS4) étant placé entre ledit premier polariseur (PS1) et ledit premier filtre (F1), son accès commun étant relié au premier polariseur (PS1) et un de ses accès rectangulaires au premier filtre (F1), et le troisième polariseur (PS4) étant configuré pour convertir ledit signal polarisé
circulairement reçu sur ledit accès axial de l'excitateur en un signal polarisé
linéairement pour une bande de fréquence de réception ou pour convertir ledit signal polarisé linéairement transmis audit excitateur par ladite entrée en un signal polarisé circulairement pour une bande de fréquence de transmission.
9. Excitateur radiofréquence selon l'une des revendications précédentes dans lequel le septum de chaque dit polariseur à septum a un profil choisi parmi un profil à
marches, un profil exprimé par une courbe de type spline ou un profil linéaire.
10. Antenne caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un excitateur compact (Einv) selon l'une des revendications précédentes.
11. Satellite caractérisé en ce qu'il comprend au moins une antenne (A) selon la revendication précédente.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1800640 | 2018-06-21 | ||
| FR1800640A FR3083014B1 (fr) | 2018-06-21 | 2018-06-21 | Excitateur radiofrequence d'antenne en reception et transmission |
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| CA3104044A1 true CA3104044A1 (fr) | 2019-12-26 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA3104044A Pending CA3104044A1 (fr) | 2018-06-21 | 2019-06-20 | Excitateur radiofrequence d'antenne en reception et transmission |
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| JPS57159102A (en) * | 1981-03-26 | 1982-10-01 | Mitsubishi Electric Corp | Polarizer |
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- 2019-06-20 CA CA3104044A patent/CA3104044A1/fr active Pending
- 2019-06-20 WO PCT/EP2019/066343 patent/WO2019243493A1/fr active Application Filing
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- 2019-06-20 EP EP19730846.3A patent/EP3811458A1/fr active Pending
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