EP2248254A1 - Dispositif electronique destine a des equipements hyperfrequences embarques sur satellite - Google Patents

Dispositif electronique destine a des equipements hyperfrequences embarques sur satellite

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Publication number
EP2248254A1
EP2248254A1 EP08872901A EP08872901A EP2248254A1 EP 2248254 A1 EP2248254 A1 EP 2248254A1 EP 08872901 A EP08872901 A EP 08872901A EP 08872901 A EP08872901 A EP 08872901A EP 2248254 A1 EP2248254 A1 EP 2248254A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
microwave
signal
modulated signal
parasitic
input
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08872901A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Christophe Ibert
Cécile DEBARGE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thales SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thales SA filed Critical Thales SA
Publication of EP2248254A1 publication Critical patent/EP2248254A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H2/00—Networks using elements or techniques not provided for in groups H03H3/00 - H03H21/00
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/30—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
    • H—ELECTRICITY
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    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
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    • H03F3/189—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/189—Indexing scheme relating to amplifiers the ground, reference or shield potential difference between different chips being controlled
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/459—Ripple reduction circuitry being used in an amplifying circuit

Definitions

  • the present invention consists in a solution to the maintenance and improvement of specifications on the conduct susceptibility of a microwave chain, in particular for equipment embedded on satellites.
  • spurious signals of frequency generally between 10 Hz and 10 MHz are systematically generated by the primary bus of the DC voltage converters and are found on the supply voltages microwave circuits.
  • spurious signals of low frequency in front of the usual microwaves, which are of the order of one to several tens of GHz, are difficult to filter and are transmitted at the output of the microwave components.
  • the parasitic signals are thus carried by the microwave signals and can cause disturbances.
  • Conducted susceptibility makes it possible to measure the reaction of components vis-à-vis parasitic signals. We will thus measure, in dBc, the attenuation of parasitic signals. The higher the conductivity susceptibility, the greater the attenuation of parasitic signals is important and therefore the better the transmission of information on the microwave circuit. Conducted susceptibility is therefore generally the subject of specification required in the design of microwave equipment. This required driving susceptibility is generally a function of parasitic signal frequencies: the higher the frequency, the higher the susceptibility to driving. For example, for spurious signals at 10 MHz, a susceptibility of -55 dBc may be required. The more the conducted susceptibility is close to zero, the more the parasitic signals have a high power.
  • spurious signals are essentially generated by the continuous supply or by the converter DC / DC because of its hash frequencies.
  • Polarization networks can be used to attenuate these parasitic signals.
  • the invention consists in fact of a microwave electronic device performing the attenuation of the parasitic modulated signals present at the input of said device, said parasitic modulated signals being transmitted to the microwave circuit by the DC / DC converter, and their frequency band being known because linked at the hash frequency of said DC / DC converter.
  • the invention makes it possible to dispense with the presence of components dedicated to the attenuation of spurious signals at the level of the DC / DC converter or the power supply of the complete equipment.
  • the DC / DC converter currently represents approximately 45% to 50% of the volume of microwave equipment on board satellites while the entire microwave chain represents about 20%, the expected gain on volume is very important.
  • the subject of the invention is an electronic device intended for microwave equipment intended to be carried on satellites, said microwave equipment comprising:
  • a DC / DC converter providing a DC supply voltage and a parasitic modulated signal
  • a microwave channel propagating an input microwave signal at a high frequency and comprising at least two microwave electronic components: a first, having a microwave input powered by the input microwave signal and at least a first input power fed with voltage by said power supply, and outputting an intermediate microwave signal, and a second having a microwave input powered by the intermediate microwave signal and at least a second input supply, and providing a microwave output signal, said parasitic modulated signal being at least partially carried by the intermediate microwave signal output of the first electronic microwave component , characterized in that the device further comprises a phase shifter applied to the supply voltage and the parasitic modulated signal, located between the first supply input of the first electronic microwave component and the second supply input of the second electronic microwave component.
  • phase shifter not being part of said microwave chain as such, and making it possible to phase out the parasitic modulated signal by 180 °, and in that the supply voltage and the spurious parasitic modulated signal of 180 ° feeds the second component electronic microwave quence by the second input power supply, the parasitic modulated signal carried by the microwave output signal being thus attenuated due to the summation, in said output microwave signal, the parasitic modulated signal and parasitic modulated signal phase shifted by 180 ° .
  • the parasitic modulated signal has a low frequency, typically ten to ten million times less than the frequency of the microwave input signal of the microwave chain.
  • the microwave chain comprises electronic microwave components of the type: amplifier (s), attenuator (s), attenuator (s) controllable (s) voltage (or VGA for Voltage Gain Attenuator according to the usual acronym).
  • the device according to the invention may comprise a series of microwave electronic components and a series of phase shifters making it possible to phase out by 180 ° the parasitic modulated signal introduced with the supply voltage and carried by the microwave signal before each of the electronic microwave components. the most sensitive to the parasitic modulated signal.
  • equipment on board a satellite may comprise a microwave electronic device according to the invention.
  • FIG. 1 the schematic diagram of a current microwave electronic device
  • FIG. 2 the simplified representation of the summation principle of spurious signals crossing different microwave circuits
  • Figure 3 the simplified diagram of the principle of the invention, consisting of phase shifting 180 ° spurious signals between two microwave circuits;
  • Figure 4 the diagram of an example of an electronic circuit for producing a 180 ° phase shifter used in the invention
  • FIG. 5a in the context of the implementation of the invention, the diagram of a measurement bench applied to any electronic microwave device, including two VGAs (for Voltage Gain Attenuator), component microwave electronics having an attenuator;
  • FIG. 5b the diagram of the voltages measured by an oscilloscope on the circuit of FIG. 5a;
  • FIG. 6a in the context of the implementation of the invention, the diagram of a measurement bench applied to a microwave electronic device according to the invention based on the same circuit as that of FIG. 5a, and comprising a phase shifter placed between the two VGAs;
  • FIG. 6b the diagram of the voltages measured by an oscilloscope on the circuit of FIG. 5b.
  • Figure 1 illustrates a definition of the susceptibility conducted as noise level at the output of a microwave equipment.
  • the line current carries a parasitic modulated signal PAR1.
  • the primary circuit comprises a DC / DC converter ALIM1 whose role is to provide a DC voltage, for example 100 V.
  • the parasitic modulated signal can be attenuated by the DC / DC converter ALIM1; it becomes the parasitic modulated signal PAR2, whose frequency band linked to the hashing frequency of the DC / DC converter ALIM1 can be known.
  • another secondary converter ALIM2 supplies the hyperfrequency chain HYPER with the DC voltages necessary for the operation of the electronic microwave components that compose it.
  • the parasitic modulated signal PAR2 can be attenuated by the secondary converter ALIM2 and it is therefore a parasitic modulated signal PAR3 that arrives at the electronic microwave components of the hyperfrequency chain HYPER.
  • a microwave signal represented by the amplitude modulation line RF1 arrives at the microwave channel HYPER by the input IN.
  • the HYPER microwave channel provides a microwave signal represented by the RF2 amplitude modulation line.
  • parasitic amplitude modulation lines PS which correspond to the parasitic modulated signal PAR3 carried by the microwave signal at the output of the HYPER microwave chain.
  • the difference between the RF2 line and the PS lines corresponds to the driving susceptibility. The smaller the PS lines in front of the RF2 line, the better the conducted susceptibility performance and the higher the output microwave signal quality.
  • the DC / DC converter ALIM1 provided most of the necessary attenuation of parasitic modulated signals. He was helped by the secondary converter ALIM2.
  • a lightened DC / DC converter ALIM1 does not attenuate the parasitic modulated signal PAR1 sufficiently, the parasitic modulated signal PAR3 which arrives at the hyperfrequency chain HYPER thus presents a high power and the microwave signal at the output of the hyperfrequency chain HYPER is disturbed.
  • FIG. 2 makes it possible to apprehend another difficulty related to parasitic modulated signals.
  • the voltage A which supplies the microwave electronic components CRF1 and CRF2 is accompanied by a parasitic modulated signal PAR4.
  • the microwave signal RF1 processed by the CRF1 component becomes the RF2 microwave signal which carries parasitic signals PS1.
  • a microwave signal RF3 carrying parasitic signals PS2 is obtained.
  • These parasitic signals PS2, which disturb the microwave signal at the output of the microwave chain shown in FIG. 2 correspond to the summation of the parasitic signals brought by the supply voltage, firstly to the component CRF1, then to the component CRF2.
  • Figure 2 illustrates that the amplitude modulation lines of spurious signals go up, which poses a major problem but is also at the origin of the basic idea of the present invention.
  • Figure 3 schematically represents the central idea used in the invention. It is almost the same microwave chain as that of Figure 2. This time, we represent the parasitic signals on the microwave line, as modulated signals, by sinusoids and no longer by their corresponding amplitude modulation lines.
  • the supply voltage A of the component CRF1 supports a parasitic modulated signal PAR4.
  • the microwave signal HFO ' is routed to the microwave input of the first component CRF1 of the chain. At the output of this component CRF1, the microwave signal HF1 'carries a parasitic signal PS1'.
  • the invention then consists mainly of placing a phase shifter PHI on the power supply bus in order to phase out the parasitic modulated signal PAR4 by 180 ° after it reaches the component CRF1 but before it reaches the second component CRF 2.
  • the phase shifter PHI is placed in the secondary circuit of the equipment, and therefore does not belong to the microwave chain as such.
  • the supply voltage A of the second component CRF2 is therefore accompanied by a parasitic modulated signal phase-shifted by 180 ° PAR4D. Consequently, in the microwave signal HF2 'at the output of the component CRF2, the summation of the parasitic signals PS2', as explained in the description of FIG. 2, results, in a simplified manner, by the summation of the parasitic modulated signal PAR4 d. origin and parasitic modulated signal phase shifted 180 ° PAR4D. As illustrated in FIG. 3, this summation tends to cancel the parasitic modulated signal due to the phase shift of 180 °.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a phase shifter of 180 °.
  • This nonlimiting example comprises an operation amplifier AO, three resistors, R1 of 400 k ⁇ , R2 and R3 of 10 k ⁇ , and a capacitance C of 10 nF.
  • AO operation amplifier
  • R1 of 400 k ⁇
  • R2 and R3 of 10 k ⁇
  • C capacitance
  • FIG. 5a shows the diagram of a model making it possible to measure at the oscilloscope OSC the level of the parasites at the output of a microwave chain consisting of two VGAs (Voltage Gain Attenuator according to the acronym), VGA1 and VGA2, powered by all two on their positive input by a DC power supply 5 of +5 V and on their negative input by a supply voltage 1 of -1 V to which a PAR parasitic modulated component has voluntarily been added by means of a generator of I kHz low frequency signals passing through a transformer T.
  • a 6GHz frequency synthesizer provides a microwave signal at the input of the microwave and VGA1 component in particular.
  • a detector D At the output of the microwave chain, a detector D has been placed whose function is to enable the modulated component of the signal at the output of the microwave channel to be viewed using the oscilloscope OSC and to observe the phase levels between the different signals.
  • the voltages at point V1 are measured at the input of the negative power supply of the first component VGA1 of the microwave chain and Vf point at the output of the chain, after the second component VGA2.
  • the results displayed by the OSC oscilloscope are shown in Figure 5b.
  • FIG. 5b shows the high amplitude of the parasitic modulated signal in the voltage Vf measured on the microwave line at the output of the microwave chain.
  • Vf the voltage measured on the microwave line at the output of the microwave chain.
  • FIG. 6a shows the diagram of a model embodying the invention and to validate the principle.
  • a phase shifter of 180 ° PHI was added between the negative inputs of the microwave components VGA1 and VGA2.
  • the voltages measured on the oscilloscope OSC are: the voltage V1 at the negative input of the first component VGA1, before the phase shifter PHI, the voltage V2 at the negative input of the second component VGA2, after the phase shifter PHI, and the voltage Vfc at the output of the microwave chain.
  • the results displayed by the OSC oscilloscope are shown in Figure 6b.
  • the main advantage of the invention is that it makes possible a significant attenuation of the parasitic modulated signals carried in the microwave chains of microwave devices such as those which are integrated with satellites by simply adding one or more phase shifters of 180 ° between the components that do not exhibit sufficient susceptibility performance. It therefore makes it possible to significantly improve the conduct susceptibility performances of a microwave chain without adding an element to said microwave chain, the phase shifter PHI being placed in the secondary circuit of the equipment.
  • the invention also makes it possible to dispense with certain elements responsible for the attenuation of parasitic signals generally integrated with power supplies and other DC / DC converters in all current microwave equipment.
  • the gain in weight and volume over the entire microwave equipment is very important, which is of primary interest in the context of equipment intended to be embedded on satellites.

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Abstract

La présente invention consiste en une solution à la tenue et à l'amélioration des spécifications sur la susceptibilité conduite d'une chaîne hyperfréquence. Elle a pour principal avantage de rendre possible une atténuation importante des signaux modulés parasites (PAR4) portés dans les chaînes hyperfréquences de dispositifs hyperfréquences tels que ceux qu'on intègre à des satellites en ajoutant simplement un ou plusieurs déphaseurs (PHI) de 180 ° entre les composants (CRF1,CRF2) ne présentant pas une performance de susceptibilité conduite suffisante. L'invention permet en conséquence de s'affranchir de certains éléments chargés de l'atténuation des signaux parasites généralement intégrés aux alimentations et autres convertisseurs DC/DC (ALIM1) présents dans tous les équipements hyperfréquences actuels.

Description

Dispositif électronique destiné à des équipements hyperfréquences embarqués sur satellite.
La présente invention consiste en une solution à la tenue et à l'amélioration des spécifications sur la susceptibilité conduite d'une chaîne hyperfréquence, notamment pour des équipements embarqués sur des satellites.
En effet, dans les équipements hyperfréquences actuels, des signaux parasites de fréquence généralement comprise entre 10 Hz et 10 MHz sont systématiquement générés par le bus primaire des convertisseurs de tension continue et se retrouvent sur les tensions d'alimentation des circuits hyperfréquences. Ces signaux parasites, de fréquence faible devant les hyperfréquences usuelles, qui sont de l'ordre de un à plusieurs dizaines de GHz, sont difficiles à filtrer et sont transmis en sortie des composants hyperfréquences. Les signaux parasites sont ainsi portés par les signaux hyperfréquences et peuvent provoquer des perturbations.
La susceptibilité conduite permet de mesurer la réaction de composants vis-à-vis de signaux parasites. On va ainsi mesurer, en dBc, l'atténuation des signaux parasites. Plus la susceptibilité conduite est élevée, plus l'atténuation des signaux parasites est importante et donc meilleure est la transmission d'information sur le circuit hyperfréquence. La susceptibilité conduite est donc généralement l'objet de spécification requise lors de la conception d'équipements hyperfréquences. Cette susceptibilité conduite requise est généralement fonction des fréquences des signaux parasites : plus la fréquence est élevée, plus la susceptibilité conduite doit être élevée. Par exemple, pour des signaux parasites à 10 MHz, on peut exiger une susceptibilité de -55 dBc. Plus la susceptibilité conduite est proche de zéro, plus les signaux parasites présentent une puissance élevée.
Actuellement, l'atténuation des signaux parasites se fait par l'adjonction de composants complémentaires, principalement au niveau du convertisseur DC/DC, convertisseur de tension continue, présent sur tous les équipements hyperfréquences. En effet, les signaux parasites sont essentiellement générés par l'alimentation continue ou par le convertisseur DC/DC du fait de ses fréquences de hachage. Des réseaux de polarisation peuvent permettre d'atténuer ces signaux parasites.
Aujourd'hui, un des axes privilégiés pour l'amélioration des équipements hyperfréquences embarqués sur des satellites réside dans l'allégement et la réduction du volume des convertisseurs DC/DC. Une des solutions est donc de supprimer certains éléments permettant l'atténuation des signaux parasites.
Cependant, il n'existe dans l'état de l'art aucun moyen de substitution permettant de ne pas subir la présence de signaux parasites au niveau du circuit hyperfréquence : c'est l'objet de la présente demande de brevet. L'invention consiste en effet en un dispositif électronique hyperfréquence réalisant l'atténuation des signaux modulés parasites présents en entrée dudit dispositif, lesdits signaux modulés parasites étant transmis au circuit hyperfréquence par le convertisseur DC/DC, et leur bande de fréquence étant connue car liée à la fréquence de hachage dudit convertisseur DC/DC. L'invention permet de s'affranchir de la présence de composants dédiés à l'atténuation des signaux parasites au niveau du convertisseur DC/DC ou de l'alimentation de l'équipement complet. Le convertisseur DC/DC représentant aujourd'hui environ 45% à 50% du volume des équipements hyperfréquences embarqués sur des satellites tandis que toute la chaîne hyperfréquence en représente environ 20%, le gain attendu sur le volume est très important.
A cet effet, l'invention a pour objet un Dispositif électronique destiné à des équipements hyperfréquences destinés à être embarqués sur des satellites, lesdits équipements hyperfréquence comprenant :
• un convertisseur DC/DC fournissant une tension d'alimentation continue et un signal modulé parasite,
• une chaîne hyperfréquence propageant un signal hyperfréquence d'entrée à une fréquence élevée et comprenant au moins deux composants électroniques hyperfréquences : un premier, présentant une entrée hyperfréquence alimentée par le signal hyperfréquence d'entrée et au moins une première entrée d'alimentation alimentée en tension par ladite alimentation, et fournissant en sortie un signal hyperfréquence intermédiaire, et un second présentant une entrée hyperfréquence alimentée par le signal hyperfréquence intermédiaire et au moins une seconde entrée d'alimentation, et fournissant un signal hyperfréquence de sortie, ledit signal modulé parasite étant au moins partiellement porté par le signal hyperfréquence intermédiaire en sortie du premier composant électronique hyperfréquence, caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre un déphaseur appliqué à la tension d'alimentation et au signal modulé parasite, situé entre la première entrée d'alimentation du premier composant électronique hyperfréquence et la seconde entrée d'alimentation du second composant électronique hyperfréquence, ledit déphaseur ne faisant pas partie de ladite chaîne hyperfréquence en tant que telle, et permettant de déphaser de 180° le signal modulé parasite, et en ce que la tension d'alimentation et le signal modulé parasite déphasé de 180° alimente le second composant électronique hyperfréquence par la seconde entrée d'alimentation, le signal modulé parasite porté par le signal hyperfréquence de sortie se trouvant ainsi atténué du fait de la sommation, dans ledit signal hyperfréquence de sortie, du signal modulé parasite et du signal modulé parasite déphasé de 180°.
Généralement, le signal modulé parasite présente une fréquence basse, typiquement dix à dix millions de fois inférieure à la fréquence du signal hyperfréquence d'entrée de la chaîne hyperfréquence.
Avantageusement, la chaîne hyperfréquence comprend des composants électroniques hyperfréquences du type : amplificateur(s), atténuateur(s), atténuateur(s) commandable(s) en tension (ou VGA pour Voltage Gain Attenuator selon l'acronyme anglais usuel).
Avantageusement, le dispositif selon l'invention peut comporter une série de composants électroniques hyperfréquences et une série de déphaseurs permettant de déphaser de 180° le signal modulé parasite introduit avec la tension d'alimentation et porté par le signal hyperfréquence avant chacun des composants électroniques hyperfréquences les plus sensibles au signal modulé parasite. Avantageusement, un équipement embarqué sur un satellite peut comporter un dispositif électronique hyperfréquence selon l'invention.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent :
• la figure 1 : le schéma de principe d'un dispositif électronique hyperfréquence actuel ; • la figure 2 : la représentation simplifiée du principe de sommation des signaux parasites traversant différents circuits hyperfréquences ;
• la figure 3 : le schéma simplifié du principe de l'invention, consistant à déphaser de 180° les signaux parasites entre deux circuits hyperfréquences ;
• la figure 4 : le schéma d'un exemple de circuit électronique permettant de réaliser un déphaseur de 180° utilisé dans l'invention ;
• la figure 5a : dans le cadre de la mise en œuvre de l'invention, le schéma d'un banc de mesure appliqué à un dispositif électronique hyperfréquence quelconque, incluant deux VGA (pour Voltage Gain Attenuator selon l'acronyme anglais), composant électronique hyperfréquence comportant un atténuateur ; • la figure 5b : le diagramme des tensions mesurées par un oscilloscope sur le circuit de la figure 5a ;
• la figure 6a : dans le cadre de la mise en œuvre de l'invention, le schéma d'un banc de mesure appliqué à un dispositif électronique hyperfréquence selon l'invention basé sur le même circuit que celui de la figure 5a, et comportant un déphaseur placé entre les deux VGA ;
• la figure 6b : le diagramme des tensions mesurées par un oscilloscope sur le circuit de la figure 5b. La figure 1 illustre une définition de la susceptibilité conduite comme niveau de parasites en sortie d'un équipement hyperfréquence. Dans le dispositif électronique hyperfréquence schématiquement représenté ici, le courant de ligne porte un signal modulé parasite PAR1. Le circuit primaire comporte un convertisseur DC/DC ALIM1 dont le rôle est de fournir une tension continue, par exemple de 100 V. Le signal modulé parasite peut être atténué par le convertisseur DC/DC ALIM1 ; il devient le signal modulé parasite PAR2, dont la bande de fréquence, liée à la fréquence de hachage du convertisseur DC/DC ALIM1 peut être connue. Dans le circuit secondaire, un autre convertisseur secondaire ALIM2 fournit à la chaîne hyperfréquence HYPER les tensions continues nécessaires au fonctionnement des composants électroniques hyperfréquences qui la composent. Le signal modulé parasite PAR2 peut être atténué par le convertisseur secondaire ALIM2 et c'est donc un signal modulé parasite PAR3 qui arrive aux composants électroniques hyperfréquences de la chaîne hyperfréquence HYPER. Par ailleurs, un signal hyperfréquence représenté par la raie de modulation d'amplitude RF1 arrive à la chaîne hyperfréquence HYPER par l'entrée IN. En sortie OUT, la chaîne hyperfréquence HYPER fournit un signal hyperfréquence représenté par la raie de modulation d'amplitude RF2. Cependant, en sortie OUT, on retrouve également des raies de modulation d'amplitude parasites PS qui correspondent au signal modulé parasite PAR3 porté par le signal hyperfréquence en sortie de la chaîne hyperfréquence HYPER. L'écart entre la raie RF2 et les raies PS correspond à la susceptibilité conduite. Plus les raies PS sont petites devant la raie RF2, meilleure est la performance de susceptibilité conduite et plus la qualité du signal hyperfréquence de sortie est élevée.
Jusqu'à présent, le convertisseur DC/DC ALIM1 assurait l'essentiel de l'atténuation nécessaire des signaux modulés parasite. Il était aidé en cela par le convertisseur secondaire ALIM2. Aujourd'hui, dans un souci d'allégement et de réduction du volume des équipements électroniques hyperfréquences, en particulier ceux embarqués sur des satellites, on cherche à simplifier les convertisseurs DC/DC tels que ALIM1. Cette simplification se traduit par une diminution de l'atténuation des signaux modulés parasites. Ainsi, un convertisseur DC/DC ALIM1 allégé n'atténue pas suffisamment le signal modulé parasite PAR1 , le signal modulé parasite PAR3 qui arrive à la chaîne hyperfréquence HYPER présente donc une puissance élevée et le signal hyperfréquence en sortie de la chaîne hyperfréquence HYPER se trouve perturbé.
Le schéma de la figure 2 permet d'appréhender une autre difficulté liée aux signaux modulés parasites. En effet, la tension A qui alimente les composants électroniques hyperfréquences CRF1 et CRF2 est accompagnée d'un signal modulé parasite PAR4. Comme cela a été expliqué précédemment, le signal hyperfréquence RF1 traité par le composant CRF1 devient le signal hyperfréquence RF2 qui est porteur de signaux parasites PS1. Après passage dans le composant CRF2, on obtient un signal hyperfréquence RF3 porteur de signaux parasites PS2. Ces signaux parasites PS2 qui perturbent le signal hyperfréquence en sortie de la chaîne hyperfréquence représentée en figure 2 correspondent à la sommation des signaux parasites amenés par la tension d'alimentation, d'abord au composant CRF1 , puis au composant CRF2. Ainsi, on constate que la performance de susceptibilité conduite est dégradée au fur et à mesure que le signal hyperfréquence transite par des composants. La figure 2 illustre le fait que les raies de modulation d'amplitude des signaux parasites se somment, ce qui pose un problème majeur mais se trouve également à l'origine de l'idée de base de la présente invention.
La figure 3 représente schématiquement l'idée centrale exploitée dans l'invention. On repart quasiment de la même chaîne hyperfréquence que celle de la figure 2. Cette fois, on représente les signaux parasites sur la ligne hyperfréquence, en tant que signaux modulés, par des sinusoïdes et non plus par leurs raies de modulation d'amplitude correspondantes. Comme pour la figure 2, la tension d'alimentation A du composant CRF1 supporte un signal modulé parasite PAR4. Le signal hyperfréquence HFO' est acheminé à l'entrée hyperfréquence du premier composant CRF1 de la chaîne. En sortie de ce composant CRF1 , le signal hyperfréquence HF1 ' porte un signal parasite PS1 '. L'invention consiste alors principalement à placer un déphaseur PHI sur le bus d'alimentation dans le but de déphaser de 180° le signal modulé parasite PAR4 après qu'il a atteint le composant CRF1 mais avant qu'il n'arrive au second composant CRF2. Le déphaseur PHI est placé dans le circuit secondaire de l'équipement, et n'appartient donc pas à la chaîne hyperfréquence en tant que telle. La tension d'alimentation A du second composant CRF2 est donc accompagnée d'un signal modulé parasite déphasé de 180° PAR4D. En conséquence, dans le signal hyperfréquence HF2' en sortie du composant CRF2, la sommation des signaux parasites PS2', comme explicitée lors de la description de la figure 2, se traduit, de façon simplifiée, par la sommation du signal modulé parasite PAR4 d'origine et du signal modulé parasite déphasé de 180° PAR4D. Comme l'illustre la figure 3, cette sommation tend à annuler le signal modulé parasite du fait du déphasage de 180 °.
La figure 4 présente un exemple de réalisation d'un déphaseur de 180°. Cet exemple non limitatif comprend un amplificateur opération AO, trois résistances, R1 de 400 kΩ, R2 et R3 de 10 kΩ, et une capacité C de 10 nF. En alimentant ce circuit avec une tension sinusoïdale VA de 5 V et de fréquence 10 kHz, on peut mesurer un déphasage d'environ 180° entre la tension mesurée au point V et la tension mesurée au point Vdeph.
Les figures suivantes présentent des tests et des résultats permettant de valider expérimentalement le principe de l'invention.
La figure 5a présente le schéma d'une maquette permettant de mesurer à l'oscilloscope OSC le niveau des parasites en sortie d'une chaîne hyperfréquence constituée de deux VGA (Voltage Gain Attenuator selon l'acronyme anglais), VGA1 et VGA2, alimentés tous deux sur leur entrée positive par une alimentation continue 5 de +5 V et sur leur entrée négative par une tension d'alimentation 1 de -1 V à laquelle on a volontairement ajouté une composante modulée parasite PAR à l'aide d'un générateur de signaux basse fréquence I kHz passant par un transformateur T. Un synthétiseur de fréquence 6GHz fournit un signal hyperfréquence à l'entrée de la chaîne hyperfréquence et du composant VGA1 en particulier.
En sortie de la chaîne hyperfréquence, on a placé un détecteur D dont le rôle est de permettre de visualiser la composante modulée du signal en sortie de la chaîne hyperfréquence à l'aide de l'oscilloscope OSC et d'observer les niveaux de phase entre les différents signaux. On mesure les tensions au point V1 en entrée de l'alimentation négative du premier composant VGA1 de la chaîne hyperfréquence et au point Vf en sortie de la chaîne, après le second composant VGA2. Les résultats affichés par l'oscilloscope OSC sont représentés en figure 5b.
La figure 5b permet de constater la forte amplitude du signal modulé parasite dans la tension Vf mesurée sur la ligne hyperfréquence en sortie de la chaîne hyperfréquence. L'expérience montre que le fait d'avoir deux composants identiques en série multiplie par quatre cette amplitude : elle est ici d'environ 54,4 mV alors qu'une mesure, non représentée ici, de la tension en un point situé sur la ligne hyperfréquence entre les deux composants afficherait une amplitude d'environ 13,8 mV.
Ces mesures montrent donc que la puissance des signaux modulés parasites transmis par une chaîne hyperfréquence et portés par le signal hyperfréquence de sortie d'un dispositif hyperfréquence peut être élevée. En outre, plus il y a de composants hyperfréquences dans la chaîne, plus l'amplitude des signaux parasites est élevée.
La figure 6a présente le schéma d'une maquette mettant en œuvre l'invention et permettant d'en valider le principe. Par rapport à la maquette de la figure 5a, on a ajouté un déphaseur de 180° PHI entre les entrées négatives des composants hyperfréquences VGA1 et VGA2. Les tensions mesurées à l'oscilloscope OSC sont : la tension V1 à l'entrée négative du premier composant VGA1 , avant le déphaseur PHI, la tension V2 à l'entrée négative du second composant VGA2, après le déphaseur PHI, et la tension Vfc en sortie de la chaîne hyperfréquence. Les résultats affichés par l'oscilloscope OSC sont représentées en figure 6b.
Sur la figure 6b, on note tout d'abord que les tensions V1 et V2 sont bien déphasées de 180°. On constate ensuite que le niveau du signal modulé parasite mesuré en sortie de la chaîne hyperfréquence, à savoir la tension Vfc, est extrêmement faible. Son amplitude n'est pas mesurable ; elle est en tout cas négligeable.
Ce résultat valide le principe de l'invention. La sommation au sein du second composant VGA2 du signal parasite porté par le signal hyperfréquence en sortie du premier composant VGA1 , qui arrive à l'entrée hyperfréquence du composant VGA2, et du signal parasite déphasé de 180° PARD, qui arrive à l'entrée négative du composant VGA2, aboutit à une forte diminution du signal modulé parasite dans le signal de sortie de la chaîne hyperfréquence.
En résumé, l'invention a pour principal avantage de rendre possible une atténuation importante des signaux modulés parasites portés dans les chaînes hyperfréquences de dispositifs hyperfréquences tels que ceux qu'on intègre à des satellites en ajoutant simplement un ou plusieurs déphaseurs de 180° entre les composants ne présentant pas une performance de susceptibilité conduite suffisante. Elle permet, par conséquent, d'améliorer significativement les performances de susceptibilité conduite d'une chaîne hyperfréquence sans ajouter d'élément à ladite chaîne hyperfréquence, le déphaseur PHI étant placé dans le circuit secondaire de l'équipement.
L'invention permet en outre de s'affranchir de certains éléments chargés de l'atténuation des signaux parasites généralement intégrés aux alimentations et autres convertisseurs DC/DC dans tous les équipements hyperfréquences actuels. Le gain en poids et en volume sur la globalité des équipements hyperfréquences est très important, ce qui revêt un intérêt primordial dans le cadre d'équipements destinés à être embarqués sur des satellites.

Claims

REVENDICATIONS
Dispositif électronique destiné à des équipements hyperfréquences destinés à être embarqués sur des satellites, lesdits équipements hyperfréquence comprenant : « un convertisseur DC/DC fournissant une tension d'alimentation
(A) continue et un signal modulé parasite (PAR4), • une chaîne hyperfréquence propageant un signal hyperfréquence d'entrée (HFO') à une fréquence élevée et comprenant au moins deux composants électroniques hyperfréquences : un premier (CRF1 ), présentant une entrée hyperfréquence alimentée par le signal hyperfréquence d'entrée (HFO') et au moins une première entrée d'alimentation alimentée en tension par ladite alimentation, et fournissant en sortie un signal hyperfréquence intermédiaire (HF1 1), et un second (CRF2) présentant une entrée hyperfréquence alimentée par le signal hyperfréquence intermédiaire (HF1 ') et au moins une seconde entrée d'alimentation, et fournissant un signal hyperfréquence de sortie (HF21), ledit signal modulé parasite (PAR4) étant au moins partiellement porté par le signal hyperfréquence intermédiaire (HF1 ') en sortie du premier composant électronique hyperfréquence (CRF1 ), caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre un déphaseur (PHI) appliqué à la tension d'alimentation (A) et au signal modulé parasite (PAR4), situé entre la première entrée d'alimentation du premier composant électronique hyperfréquence (CRF1 ) et la seconde entrée d'alimentation du second composant électronique hyperfréquence (CRF2), ledit déphaseur (PHI) ne faisant pas partie de ladite chaîne hyperfréquence en tant que telle, et permettant de déphaser de 180° le signal modulé parasite (PAR4), et en ce que la tension d'alimentation (A) et le signal modulé parasite déphasé de 180°
(PAR4D) alimente le second composant électronique hyperfréquence (CRF2) par la seconde entrée d'alimentation, le signal modulé parasite porté par le signal hyperfréquence de sortie (HF2') se trouvant ainsi atténué du fait de la sommation, dans ledit signal hyperfréquence de sortie (HF2'), du signal modulé parasite (PAR4) et du signal modulé parasite déphasé de 180° (PAR4D).
2. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le signal modulé parasite (PAR4) présente une fréquence basse, typiquement dix à dix millions de fois inférieure à la fréquence du signal hyperfréquence d'entrée (HFO') de la chaîne hyperfréquence.
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chaîne hyperfréquence comprend des composants électroniques hyperfréquences (CRF1 ,CRF2) du type : amplificateur(s), atténuateur(s), atténuateur(s) commandable(s) en tension (ou VGA pour Voltage Gain Attenuator selon l'acronyme anglais usuel).
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une série de composants électroniques hyperfréquences (CRF1 ,CRF2) et une série de déphaseurs (PHI) permettant de déphaser de 180° le signal modulé parasite (PAR4) introduit avec la tension d'alimentation et porté par le signal hyperfréquence avant chacun des composants électroniques hyperfréquences (CRF1 ,CRF2) les plus sensibles au signal modulé parasite (PAR4).
5. Equipement embarqué sur un satellite caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif électronique hyperfréquence selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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