FR2641657A1 - Dispositif de communication a alimentation multiples, voies multiples - Google Patents

Abstract

Un dispositif de communication par satellite comporte des première, seconde et troisième antennes 14, 16; 18, 20; 22, 24, les première et seconde antennes étant une paire contigu et les seconde et troisième étant également contigus. Deux voies d'information 84 sont modulées chacune sur des porteuses à la même fréquence au moyen de modulations mutuellement indépendantes. La modulation peut s'effectuer par des codes pseudo-aléatoires orthogonaux. La première voie est appliquée aux première et seconde antennes, et la seconde voie aux seconde et troisième antennes. Les première et seconde antennes forment un faisceau qui après décodage pour la première modulation est indépendant de celui formé par les seconde et troisième antennes. Par conséquent, les ouvertures d'alimentation se chevauchent selon une manière qui fournit une intensité plus constante du champ dans chaque faisceau, et qui permet des gains de dimensions et de poids par rapport à une seule antenne d'ouverture correspondante pour chaque voie. De manière à éviter le recours à des amplificateurs linéaires et à permettre la réduction de la consommation énergétique pouvant être attribués aux ouvertures se chevauchant, les porteuses sont dans des phases mutuellement en quadrature. Application aux systèmes de communication par satellite.

Description

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La présente invention concerne un dispositif de

communication à alimentations multiples, voies multiples.

On a attiré l'attention sur le problème des communica-

tions entre des stations mobiles sur la terre. On a suggéré qu'un ou plusieurs satellites liés à des stations terrestres permettent la couverture de l'ensemble de la terre pour des communications avec des stations mobiles, telles que des camions, etc. Pour être utile, le satellite doit être capable de communiquer individuellement avec un grand nombre de

stations mobiles différentes dispersées sur un vaste terri-

toire tel que les Etats-Unis continentaux. On ne peut équiper économiquement des stations mobiles telles que des camions avec une antenne hautement directive pour communiquer avec le satellite ou avec un équipement poursuivant le satellite avec une telle antenne; ces stations mobiles ne peuvent pas non plus contenir des récepteurs complexes ou des émetteurs de

haute puissance. Au contraire, ceux-ci comportent des anten-

nes dipôles ou monopoles au gain relativement faible, et par

conséquent nécessitent un champ ayant une intensité relative-

ment élevée pour assurer une bonne réception, et ne peuvent transmettre que des valeurs limitées de la puissance dans la

direction du satellite.

Les émetteurs des satellites sont limités quant à la puissance dont ils disposent à partir de sources telles que les panneaux solaires, et cette puissance a tendance à être

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relativement faible. Au stade actuel de la technique des amplificateurs industriels à tubes à ondes progressives (TWT) qu'on peut utiliser dans un satellite, la puissance de pointe peut être d'environ 100 watts dans la bande S (environ 2500 MHz). Par conséquent, il faut un gain très élevé à l'antenne

du satellite pour fournir un taux d'erreurs binaires utili-

sable (environ 10 6 avec une marge de 10dB) à la station mobile. Le satellite est limité en matière de poids maximum pouvant être placé en orbite. De plus, il y a un compromis entre la quantité du combustible pouvant être emporté par le satellite pour le maintien en station et le poids des gros éléments tels que l'antenne. Une antenne plus lourde peut limiter le plein maintien en poste et par conséquent la durée de vie utile du satellite. En conséquence, il est très souhaitable de minimiser le poids de l'antenne. Cependant, cela a tendance à limiter ses dimensions, ce qui est en contradiction avec l'obligation d'avoir un gain élevé pour l'antenne. Il peut y avoir également d'autres limitations en matière de dimensions de l'antenne du satellite, à cause des propres dimensions du véhicule de lancement. Par exemple, le véhicule de lancement d'Ariane a un diamètre d'environ 3,5 mètres. Ainsi, un réflecteur d'un diamètre de 3,5 mètres peut être monté dans l'enveloppe, mais un réflecteur plus grand devrait pouvoir être replié. De tels réflecteurs sont

inacceptables pour des raisons de coût et de fiabilité.

Les dimensions relativement petites d'un réflecteur de 3,5 mètres limitent le gain de l'antenne du satellite. Pour les faisceaux hertziens d'une antenne dirigés vers des parties séparées des Etats-Unis continentaux, avec chaque faisceau produit par un cornet situé dans la zone focale du réflecteur, la station mobile pourrait avoir une réception satisfaisante si elle se trouvait au centre du faisceau, mais la forme du faisceau serait telle qu'à la transition entre

des faisceaux dirigés vers les parties adjacentes du terri-

-3- toire, le niveau du signal pourrait bien être trop faible pour une réception satisfaisante. Les faisceaux produits par un cornet pour chaque faisceau séparé dirigé vers une zone d'un territoire ont tendance à se chevaucher à un niveau d'environ -4 ou -5 dB, comme cela est représenté en figure 4. En figure 4, on a représenté un réflecteur 400 dans sa position au-dessus des Etats-Unis continentaux, lesquels sont indiqués par le contour 410. On a représenté un premier cornet 412 situé dans la région focale du réflecteur 400 comme réflecteur d'alimentation 400 pour produire un faisceau centré sur un point 414 ayant un contour 4,5 dB représenté par la ligne en tirets 416. Un autre cornet, ayant pour référence 420, est également situé dans la zone focale et produit un faisceau déplacé par rapport au faisceau donné par le cornet 412. Le second faisceau a son centre à un point 422 du territoire et un contour 4 1/2 dB représenté en 424. Alors qu'on a représenté les cornets 412 et 420 comme étant séparés, ils sont réellement étroitement espacés ou contigus, et ne peuvent être suffisamment rapprochés pour provoquer un

chevauchement des faisceaux sur, par exemple le contour ldB.

Ainsi, un véhicule se déplaçant du point 414 au point 422 subira une perte de la puissance du signal de réception de 4 à 5 dB à la transition entre faisceaux, ce qui pourrait avoir un effet très néfaste sur le taux d'erreurs binaires. Alors qu'on a représenté deux faisceaux seulement en figure 4, le satellite peut en produire 4, 5 ou davantage en fonction de

la couverture désirée.

Avec les gains attendus de l'antenne du satellite, et pour une antenne dipêle ou monopole se trouvant 'à la station mobile, une puissance de pointe de 50 watts au satellite pourrait fournir à un utilisateur un taux d'erreurs binaires d'environ 10 6 avec une marge de 10 dB à la pointe du faisceau (points 414 ou 422 en figure 4). L'utilisation simultanée de la voie par d'autres utilisateurs ne serait pas possible à cause du chevauchement des fréquences et des limitations en matière de puissance. Si on utilisait un multiplexage par division de fréquence, les conducteurs de camions et autres personnels non techniques pourraient devoir choisir la fréquence correcte devant être utilisée, en fonction de l'endroit o ils se trouvent sur le territoire, ce qui pourrait se traduire par de la confusion. On pourrait utiliser le multiplexage par partage du temps, mais on pourrait s'attendre à des retards de transmission et il

faudrait faire appel à des techniques poussées de synchroni-

sation.

Selon la présente invention, on propose un système de communication à alimentations multiples, voies multiples, qui comprend une première antenne pour transmettre des signaux électromagnétiques entre un premier point de connexion et l'espace, une seconde antenne pour transmettre des signaux électromagnétiques entre un second point de connexion et l'espace, et une troisième antenne pour transmettre des signaux électromagnétiques entre un troisième point de connexion et l'espace, la troisième antenne étant située physiquement entre les première et seconde antennes en étant contiguës à celles-ci. Un agencement de couplage est inclus pour le couplage des premier, second et troisième points de

connexion aux première et seconde voies, respectivement.

L'agencement de couplage procède à l'application de la moitié de la puissance de la première voie à la première antenne et de la seconde moitié à la seconde antenne, et aussi à l'application de la moitié de la puissance de la seconde voie à la seconde antenne et de la seconde moitié à la troisième

antenne. Les première et seconde voies portent une informa-

tion indépendante modulée sur des première et seconde porteuses, avec les porteuses à la même fréquence. On choisit

la modulation de façon que les première et seconde informa-

tions puissent être démodulées d'une manière mutuellement

indépendante. Un type approprié de modulation est le multi-

plexage à division de code, avec les deux voies utilisant des - codes orthogonaux. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, l'agencement de couplage relie les premier et second pointsde connexion aux première et seconde voies dans

une quadrature de phases mutuelle.

La suite de la description se réfère aux figures

annexées qui représentent respectivement: figure 1, un schéma simplifié sous forme de blocs d'un satellite avec une partie d'un système de communication comprenant un réflecteur, une alimentation multiple, des modulateurs de phase, des amplificateurs et d'autres parties du système de communication à voies multiples; figure 2, un schéma simplifié sous forme de blocs d'une partie d'un récepteur associé à l'agencement de la figure 1;

figure 3, un diagramme de phase représentant l'ampli-

tude constante du signal modulé qui permet aux amplificateurs de fonctionner dans un mode de limitation, ce qui permet aux cornets d'alimentation de se "chevaucher" sans augmenter la capacité en matière de tension de pointe des amplificateurs et de maximiser l'efficacité de la conversion du courant continu en haute fréquence; et figure 4, une antenne comportant un réflecteur et des cornets d'alimentation, chaque cornet donnant un diagramme du faisceau dirigé vers une partie séparée des Etats-Unis

d'Amérique.

En figure 1, un panneau solaire 4 est monté sur un

engin spatial représenté par le symbole de masse classique 6.

Le panneau 4 est relié à un ensemble de commande et à un régulateur de tension à courant continu représentés dans leur

ensemble par un bloc 8.

En figure 1, un réflecteur 10 monté sur l'engin spatial 6 présente une zone focale désignée dans son ensemble par la référence 12. Un réseau d'antennes électromagnétiques 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32 chacune d'entre elles pouvant être un cornet, est placé dans la zone focale. Les

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cornets 14 et 16 sont reliés à un circuit hybride 3dB ou combinateur/répartiteur de puissance 34 pour recevoir un signal en provenant à des fins de transmission, ou pour leur appliquer un signal lors de la réception. D'une façon similaire, une paire de cornets 18, 20 est accouplée à un combinateur/répartiteur de puissance 36, une paire de cornets 22, 24 est reliée à un combinateur/répartiteur 38, une paire de cornets, 26, 28 est reliée à un combinateur/répartiteur , et une paire de cornets 30, 32 est reliée à un combinateur/répartiteur 42. Les cornets 14 et 16 sont

contigus (adjacents et touchant, ou adjacents et non tou-

chant) aux cornets 18 et 20, respectivement. D'une façon similaire, les paires illustrées de cornets sont contiguës

aux paires représentées comme étant adjacentes.

Le technicien sait que les antennes, les diviseurs/-

combinateurs de puissance, les diplexeurs et analogues sont des dispositifs réciproques linéaires pouvant transmettre des signaux dans deux directions mutuellement opposées. Par exemple, une antenne peut transmettre ou recevoir, et a la

même directivité dans les deux modes de fonctionnement.

Ainsi, on peut considérer une antenne comme étant un transducteur de signaux électromagnétiques entre un point de

connexion d'antenne et l'espace libre. Bien qu'étant récipro-

ques, on décrit généralement les antennes en termes ne concernant que l'une des fonctions de transmission ou de

réception. On utilise, sauf indication contraire, la termino-

logie de la transmission. Les propriétés d'un combinateur/ré-

partiteur tel que 34-42 (le trait d'union s'entend pour indiquer "à"), et les autres éléments linéaires sont bien

connues.

Lorsqu'un combinateur/répartiteur 34-42 reçoit des signaux provenant de sa paire associée de cornets, il combine les signaux reçus en phase et applique le signal combiné à un diplexeur d'un jeu de diplexeurs 44-52. On remarquera qu'aux fréquences o les structures physiques sont proportionnées à

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la longueur d'onde, l'utilisation de lignes de transmission au lieu de conducteurs simples est appropriée. L'utilisation de lignes de transmission et les conditions pour commander et

adapter leurs longueurs électriques afin d'éviter les pro-

blèmes de phase sont bien connues dans la technique, et on suppose ici qu'une telle connaissance est acquise. Chaque diplexeur 44, 46, 48, 50 et 52 a un point de connexion combiné désigné par 44c, 46c, 48c, 50c, 52c, respectivement, qui est accouplé à l'un des combinateurs/répartiteurs 3442, et comporte aussi un point de connexion 44b, 46b, 48b, 50b, 52b, respectivement, destiné à être accouplé à un émetteur et encore un autre point de connexion 44a, 46a, 48a, 50a et 52a, respectivement, destinés à être accouplé à un récepteur. La séparation des signaux à transmettre de ceux qui sont reçus est effectuée dans les diplexeurs par division en fréquence, la fréquence de l'émetteur étant différente de celle de la réception. Une fréquence typique d'émetteur dans la bande S pourrait être de 2500 MHz et celle du récepteur dans la bande L de 1600 mégahertz. On connait bien dans la technique de tels multiplexeurs et ceux-ci ne nécessitent aucune autre explication. Chacun des diplexeurs 44, 46, 48, 50 et 52 applique le signal provenant des cornets à une ligne de transmission 53e, 53d, 53c, 53b et 53a, respectivement, qui fait partie d'un faisceau de lignes de transmission 53. Ces lignes de

transmission acheminent les signaux reçus jusqu'à des ampli-

ficateurs à faible bruit d'une partie d'un récepteur, comme

on le décrit ci-dessous.

Chaque diplexeur 44, 46, 48, 50 et 52 reçoit à son

point d'entrée correspondant 44b, 46b, 48b, 50b, 52b, respec-

tivement, le signal provenant d'un amplificateur d'une multitude d'amplificateurs à haute puissance 54, 56, 58, 60 et 62, respectivement, lesquels peuvent être, par exemple,

des amplificateurs à tube à ondes progressives. Les amplifi-

cateurs 54-62 reçoivent une tension à courant continu

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provenant du régulateur 8 de commande et de puissance pour excitation. Les amplificateurs à tube à ondes progressives et les amplificateurs de puissance à corps solide sont beaucoup plus efficaces dans la conversion de la puissance à courant continu en puissance à haute fréquence lorsqu'ils fonction- nent dans un mode de limitation ou saturé, par comparaison à un mode linéaire dans lequel il se produit des variations de

l'amplitude des signaux.

Au bas de la figure 1, un générateur de porteuse 66 produit un signal de porteuse non modulée qui peut être, par exemple, à la bande S, et applique le signal à un déphaseur différentiel représenté par un bloc 68, lequel produit un déphasage de référence représenté par zéro degré sur un conducteur 69 et un signal sur un conducteur 70 qui est en

quadrature de phase (90 degrés) avec la phase de référence.

Le signal à la phase de référence est appliqué à partir du déphaseur 68 à un diviseur de puissance 72 qui pourrait être un hybride 3dB comme cela est connu dans la technique, et le signal de quadrature du conducteur 70 est appliqué à un diviseur de puissance similaire 74. Le diviseur de puissance 72 divise le signal en deux parties égales, en phase, qui sont appliqués à des modulateurs de phase 76 et 78, et un diviseur de puissance 74 divise de façon similaire de signal de phase en quadrature (90 ) en deux parties qui sont

appliquées à des modulateurs de phase 80 et 82.

Les modulateurs 80, 78, 82 et 76 reçoivent chacun des

signaux indépendants d'information binaire par des conduc-

teurs d'entrée de signaux 84a, 84b, 84c, et 84d, respective-

ment, qui font partie d'un faisceau 84 de conducteurs. Les modulateurs 76, 78, 80 et 82 sont des modulateurs de phase qui modulent leurs signaux respectifs avec des déphasages relatifs de 0 et 180 en fonction de l'état du signal d'information binaire d'entrée. En figure 3, le signal appliqué aux modulateurs de phase 76 et 78 de la figure 1 est représenté comme se trouvant sur l'axe 310, alors que le signal appliqué aux modulateurs de phase 80 et 82 de la figure 1 est indiqué comme se trouvant sur un axe 312 perpendiculaire à l'axe 310. L'application d'un zéro binaire ou d'un état logique bas à l'entrée d'information d'un modulateur correspond à l'état non modulé, qui peut être, par exemple, la condition 0 pour les modulateurs 76 et 78 et la condition 90 pour les modulateurs 80 et 82, alors que le niveau logique haut ou binaire 1 correspond aux conditions et 270 , respectivement. Le signal d'information binaire sur chacun des conducteurs 84a, 84b, 84c et 84d est une séquence pseudo-aléatoire modulée avec des informations qui peuvent ou non être mutuellement indépendantes. Quant aux autres séquences pseudo- aléatoires ou codes modulés, le code pseudo-aléatoire de l'une quelconque des lignes 84a-84d est

orthogonal. On connait bien également les séquences pseudo-

aléatoires orthogonales à des fins de communication.

Les modulateurs 76 et 78 de la figure 1 modulent en phase la partie du signal de phase de référence ou phase 0 et appliquent le signal modulé à d'autres diviseurs de puissance 86 et 88, respectivement, et les modulateurs 80 et 82 modulent les signaux relativement en quadrature ou à 90 et les appliquent à d'autres diviseurs de puissance 90 et 92, respectivement. Les diviseurs de puissance 86, 88, 90 et 92 divisent chacun la puissance appliquée à leurs points de connexion d'entrée en deux parties à amplitude égale, qui apparaissent aux points de sortie désignés par a et b. La partie du signal , modulée, apparaissant au point-de sortie a du diviseur est appliquée à l'entrée de l'amplificateur de puissance 54. Comme on l'a mentionné, l'amplificateur de puissance 54 applique son signal au point d'entrée 44b du diplexeur 44, à partir duquel il est appliqué à l'hybride 3dB, 34. Le signal modulé présente au point de sortie b du diviseur de

puissance 90 est appliqué à un point d'entrée d'un combina-

teur de puissance 96. La partie du signal 0 modulée provenant du point de sortie a du diviseur de puissance 88

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est appliquée à un second point d'entrée du combinateur de puissance 96. Le combinateur de puissance 96 combine les parties des signaux 0 , 900 modulés pour produire un signal modulé qui est appliqué au point d'entrée de l'amplificateur de puissance 56. Comme on l'a indiqué, l'amplificateur 56 applique son signal amplifié au point d'entrée 46b du

diplexeur 46 pour application à l'hybride 3dB, 36.

Le diviseur de puissance 88 produit aussi une partie du signal 0 modulé à son point de sortie b, qui est appliquée à un point d'entrée d'un combinateur de puissance 94. Un second point d'entrée du combinateur de puissance 94 reçoit une partie de signal 90 modulé provenant du point de sortie a du diviseur de puissance 92. Le combinateur 94 combine les signaux de manière à produire un signal combiné qui est appliqué, au moyen de l'amplificateur de puissance

58, au point d'entrée 48b du diplexeur 48 et de là.

l'hybride 3dB, 38.

Une partie du signal modulé en quadrature apparaît au point de sortie b du diviseur de puissance 92, qui est appliquée à un premier point d'entrée d'un combinateur de puissance 93 en même temps qu'une partie du signal modulé de phase de référence qui est appliquée à un second point d'entrée à partir du point de sortie a du diviseur de puissance 86. Le combinateur de puissance 93 combine les signaux de manière à produire un signal combiné qui est appliqué à l'hybride 3dB, 40, au moyen de l'amplificateur de puissance 60 et du diplexeur 50. La partie du signal modulé de phase de référence apparaissant au point de sortie b du diviseur de puissance 86 est appliquée à l'hybride 3dB, 42, au moyen de l'amplificateur de puissance 62 et du diplexeur 52. En fonctionnement, le signal de phase en quadrature modulé avec l'information provenant du conducteur 84a (appelé voie 1 à titre de commodité) est divisé en deux parties égales, dont l'une est appliquée aux paires de cornets 14 et

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-il - 16, et l'autre aux paires de cornets 18 et 20. Le signal de la voie 1 n'est pas appliqué à l'un quelconque des autres cornets. En conséquence, l'information de la voie 1 est appliquée à quatre cornets 14, 16, 18 et 20. Ces cornets sont étroitement espacés les uns des autres. Un tel réseau à quatre cornets présente une distribution de l'amplitude de l'alimentation avec quatre pointes au lieu d'une pointe comme dans le cas d'une alimentation à un seul cornet pour la voie 1. Par conséquent, le réseau à quatre cornets produit un faisceau, qui lorsqu'il est réfléchi par le réflecteur 10,

produit un faisceau fournissant une distribution plus régu-

lière du champ électromagnétique sur la surface du territoire

que ne le fait une alimentation à un seul cornet.

Une partie du signal de phase 0 modulé avec une information provenant du conducteur 84b (appelé voie 2 à titre de commodité) est appliquée à partir du modulateur 78 à une paire de cornets 22, 24. En conformité avec un aspect de la présente invention, une seconde partie de l'information de la voie 2 est appliquée à la paire de cornets 18, 20, de sorte que cette paire est utilisée tant pour l'information de la voie 1 que pour l'information de la voie 2. L'information de la voie 2 n'est pas appliquée à d'autres paires de cornets. De fait, la paire de cornets 18, 20 est réutilisée ou est commune aux deux voies 1 et 2. Par conséquent, la voie 1 présente une alimentation à quatre cornets constituée des cornets 14, 16, 18 et 20, et la voie 2 comporte une alimentation à quatre cornets constituée des cornets 18, 20, 22 et 24. Si les voies 1 et 2 commandaient chacune un seul cornet, chacun ayant la même ouverture que les ouvertures combinées de quatre des cornets 14-32, non seulement les faisceaux projetés sur le territoire auraient un changement relativement grand de l'intensité entre la valeur de pointe au centre du faisceau et le bord du faisceau au point de croisement avec le faisceau contigu, mais encore la structure d'alimentation serait physiquement plus grande que celle de

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l'alimentation selon cet aspect de la présente invention. En effet, les ouvertures des structures d'alimentation des voies 1 et 2 se chevauchent, avec la paire de cornets 18, 20 constituant la zone de chevauchement. Ces deux alimentations pour les voies 1 et 2 sont indépendantes dans la mesure o

les caractéristiques des deux voies permettent leur sépara-

tion. A cause de la modulation par codes mutuellement orthogonaux, le signal de la voie 1 est introduit à partir des cornets 14, 16, 18 et 20 suivant une manière qui peut être reçue en étant totalement indépendante du signal de la voie 2 appliqué à partir des cornets 18, 20, 22 et 24. Ainsi, deux faisceaux indépendants sont transmis à partir d'une

ouverture de chevauchement.

D'une facon similaire, un signal de "voie 3", qui est le signal en quadrature du modulateur 82, modulé en code pseudo-aléatoire avec une information provenant'du conducteur 84c qui est orthogonal aux autres codes, est appliqué à la paire de cornets 22, 24 et à la paire 26, 28. Cependant, les cornets 22 et 24 reçoivent aussi la voie 2, de sorte qu'il y a chevauchement des ouvertures des cornets comme on l'a décrit cidessus, ce qui réduit encore la taille d'ensemble de la structure en matière de diminution des dimensions et du poids, et de plus, l'utilisation de quatre cornets dans

l'ouverture d'alimentation fournit une distribution de l'in-

tensité ou du champ plus régulière à la surface du terri-

toire. La quatrième voie d'information provenant du conduc-

teur 84d est modulée de manière indépendante sur la porteuse 0 dans le modulateur 76, et appliquée aux paires de cornets 26, 28 et 30, 32, pour la réduction des dimensions et pour

une distribution plus régulière du champ.

On remarquera que s'il y avait quatre cornets, un pour chacune des voies, seuls quatre amplificateurs de puissance seraient nécessaires. En supposant que, par exemple, une puissance de 100 watts soit disponible à l'amplificateur à tube à ondes progressives, chaque cornet pourrait être

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alimenté avec une puissance d'environ 100 watts. Une puis-

sance totale d'environ 400 watts serait transmise par le satellite. Chaque amplificateur devrait supporter une tension de signal d'environ 70 volts, en supposant une impédance de 50 ohms pour le système. Cependant, l'agencement de la figure 1 comporte cinq amplificateurs. De manière à transmettre la puissance totale de 400 watts sans les déphasages en quadrature fournis par le déphaseur 68 et les combinaisons

particulières faites, en remarquant que les trois amplifica-

teurs centraux supportent chacun une puissance double de

celle des deux amplificateurs extérieurs, les deux amplifica-

teurs extérieurs doivent supporter chacun 50 watts, ce qui veut dire qu'ils doivent supporter une tension de signal d'environ 50 volts. Cependant, les trois amplificateurs centraux devront supporter deux voies à 50 watts, chacune avec un signal de 50 volts. La tension totale qui devrait être traitée ou qu'on devrait supporter serait alors deux fois 50 volts, soit 100 volts, tension plus élevée que celle qui se produirait si on n'avait qu'une seule voie. La nécessité d'être en mesure de fournir la tension instantanée supplémentaire signifierait alors que l'amplificateur serait non seulement sensiblement plus cher, mais cela voudrait dire aussi que l'amplificateur devrait fonctionner dans un mode linéaire plutôt que dans un mode saturé et serait donc moins efficace dans la conversion de l'énergie à courant continu en énergie HF. Dans le contexte d'un satellite, une telle diminution du rendement est inacceptable, car la consommation d'une puissance plus élevée nécessiterait des systèmes de panneaux solaires, de câblage et de réfection de la puissance plus grands et plus lourds. Ainsi, la relation en quadrature

des phases permet le "chevauchement" des cornets d'alimenta-

tion pour la réduction du poids et l'élargissement du

diagramme de rayonnement sans sacrifice du coût des amplifi-

cateurs individuels ou du rendement de la conversion du

courant continu en puissance HF.

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La figure 3 représente par des vecteurs les quatre

conditions possibles de la modulation de deux voies combi-

nées. En figure 3, une condition non modulée de la porteuse 0 est un vecteur avec une amplitude de 0,707 suivant l'axe 0o, et une condition non modulée de la porteuse 90 est

représentée par un vecteur semblable dans la direction +90 .

La somme vectorielle résultante 314 a une amplitude de 1,00 à (1,0/45 ). Une porteuse 0 non modulée et une porteuse modulée se traduiront par un vecteur 316 ayant une amplitude de 1,00 à 315 (1,00/315 ). Les porteuses modulées 0 , 90 se traduisent par une somme vectorielle 318 qui est 1,00/225 , et une porteuse non modulée 90 avec une porteuse modulée 0 donne un vecteur 320, 1,00/135. Les quatre vecteurs résultants possibles ont une amplitude égale à l, indiquant qu'il n'y a aucune variation de la tension du

signal qui dépend de la modulation.

En figure 2, le conducteur ou ligne de transmission 53e applique le signal à bande L ayant son origine au diplexeur 44 de la figure 1 à un amplificateur à faible bruit 214, qui amplifie le signal et applique le signal amplifié à un point de connexion d'entrée 230a d'un combinateur de puissance 230. Le conducteur 53d applique le signal provenant du diplexeur 46 (figure 1) à un amplificateur à faible bruit 216, qui applique le signal amplifié au point d'entrée 224a d'un diviseur de puissance 224. D'une façon similaire, les conducteurs 53a, 53b et 53c appliquent les signaux provenant des diplexeurs 52, 50 et 48, respectivement (figure 1), à des amplificateurs à faible bruit 222, 220 et 218, respective-

ment, lesquels amplifient les signaux et appliquent les signaux amplifiés, respectivement, au point d'entrée 236b d'un combinateur de puissance 236, au point d'entrée 228a d'un diviseur de puissance 228, et au point d'entrée 226a

d'un diviseur de puissance 226.

Le diviseur de puissance 224 divise ses signaux d'entrée en deux parties égales, mutuellement en phase, qui

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apparaissent aux points de sortie 224b, 224c. D'une façon similaire, les diviseurs de puissance 226 et 228 divisent

chacun leurs signaux d'entrée en deux parties qui apparais-

sent aux bornes de sortie 226b et c, et 228b et c, respectivement. Le combinateur de puissance 230 combine le signal provenant de l'amplificateur 214 au point d'entrée 230a et le signal reçu au point d'entrée 230b provenant du diviseur de puissance 224, afin de produire à son point de sortie 230c un signal combiné représentatif du faisceau produit par la combinaison des antennes comprenant les cornets 14, 16, 18 et de la figure 1 lorsque le signal combiné au point 230c est

appliqué au récepteur ou corrélateur 238 de code pseudo-

aléatoire pour décoder la modulation à code pseudo-aléatoire

des émetteurs mobiles se déplaçant sur la partie du terri-

toire vers laquelle le faisceau particulier est dirigé.

L'effet de la réception des autres signaux par les cornets est sans rapport car le récepteur de code 238 rejette les

autres codes pseudo-aléatoires.

Un combinateur de puissance 232 combine le signal reçu à son point d'entrée 232a en provenance du point 224c du diviseur de puissance 224 avec le signal reçu à son point d'entrée 232b en provenance du point de sortie 226b du diviseur de puissance 226 de manière à produire un signal combiné à son point de sortie 232c représentant (après décodage) les signaux reçus par les cornets 18, 20, 22 et 24 de la figure 1 en provenance des émetteurs mobiles qui passent sur la partie du territoire vers laquelle le faisceau particulier est dirigé. Un récepteur de code 240 décode le

code approprié parmi les codes pseudo-aléatoires.

D'une façon similaire, un combinateur de puissance 234 applique à partir de son point de sortie 234c à un récepteur de code 242 un signal qui est la combinaison des signaux appliqués à ses points d'entrée 234a et 234b et provenant des points de sortie 226c du diviseur de puissance 226 et 228b du

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diviseur de puissance 228, respectivement. Le combinateur de puissance 236 applique à partir de son point de sortie 236c à un récepteur de code 244 un signal qui est la combinaison appliquée à ses points d'entrée 236a et 236b et provenant du point de sortie 228c du diviseur de puissance 228 et de l'amplificateur à faible bruit 222, respectivement. Le récepteur de code 242 décode la séquence pseudo-aléatoire associé aux véhicules traversant le faisceau de l'antenne qui

est produit par la combinaison des cornets 22, 24, 26 et 28.

Le récepteur de code 244 décode la séquence pseudo-aléatoire associée auix véhicules traversant le faisceau d'antenne

produit par les cornets 26, 28, 30 et 32.

Ainsi, ce que l'on vient de décrire est un système de communication par satellite qui comporte des première, seconde et troisième antennes, dont la première et la seconde sont une paire contiguë, et la seconde et la troisième sont également contiguës. Deux voies d'information sont modulées chacune sur des porteuses à la même fréquence au moyen de

modulations mutuellement indépendantes. Les modulations peu-

vent être des codes pseudo-aléatoires orthogonaux. La pre-

mière voie est appliquée aux première et seconde antennes, et la seconde voie aux seconde et troisième antennes. Les première et seconde antennes forment un faisceau qui, s'il est décodé pour la première modulation, est indépendant de celui formé par les seconde et troisième antennes. Par conséquent, les ouvertures d'alimentation se chevauchent d'une manière qui fournit une intensité plus constante du champ dans chaque faisceau, et qui permet de réduire les dimensions et le poids par rapport à une seule antenne

d'ouverture correspondante (ou de quatre antennes indépen-

dantes d'ouverture correspondante) pour chaque voie. De manière à éviter le recours à des amplificateurs linéaires et à réduire la consommation en énergie pouvant être attribuée aux ouvertures se chevauchant, les porteuses ont des phases

en quadrature mutuelle.

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D'autres modes de réalisation de la présente invention apparaîtront aux techniciens. Par exemple, au lieu d'utiliser deux codes pseudo-aléatoires différents, orthogonaux, pour permettre les séparations de signal requises pour fournir des faisceaux indépendants provenant d'ouvertures d'alimentation se chevauchant,on pourrait employer deux types différents de modulations, par exemple une modulation en amplitude pour une voie et une modulation en fréquence pour l'autre. Au lieu d'utiliser des diplexeurs pour la séparation en fréquence, on

pourrait employer des antennes à cornet séparant les fré-

quences.

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Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de communication à alimentations mul-

tiples, voies multiples, caractérisé en ce qu'il comprend: un premier moyen (14, 16) pour transmettre des signaux électromagnétiques entre un premier point de connexion et l'espace, un second moyen (18, 20) pour transmettre des signaux électromagnétiques entre un second point de connexion et l'espace, un troisième moyen (22, 24) pour transmettre des signaux électromagnétiques entre un troisième point d'accès et l'espace, ce troisième moyen étant situé physiquement entre les premier et second moyens de transmission en étant contigus à ceux-ci; un moyen de couplage pour accoupler 'les premier, second et troisième points de connexion à des première,

seconde et troisième voies (84), respectivement, ces pre-

mière, seconde et troisième voies acheminant une information indépendante modulée sur une porteuse à la même fréquence, le moyen de couplage accouplant les premier et troisième points de connexion aux première et troisième voies avec une phase de référence prédéterminée, et accouplant le second point de connexion à la seconde voie en quadrature de phase avec la

phase de référence.

2. Dispositif de communication à alimentations multi-

ples, voies multiples, caractérisé en ce qu'il comprend: des première, seconde et troisième sources de signaux, chacune produisant un signal à la même fréquence de porteuse, et chacune étant destinée à être modulée avec une information indépendante, les première et troisième sources étant à la même phase de référence de la porteuse, et la seconde source étant en quadrature de phase avec la phase de référence, des premier (14, 16), second (18, 20), troisième (22, 24) et quatrième moyens (26, 28) rayonnants, les premier-et - 19 264t657 second moyens rayonnants étant physiquement contigus, les second et troisième moyens rayonnants étant physiquement contigus, et les troisième et quatrième moyens rayonnants étant physiquement contigus; et un moyen de couplage appliquant les première, seconde

et troisième sources de signaux aux premier, second, troi-

sième et quatrième moyens rayonnants, pour diviser la puissance des signaux de chacune des première, seconde et troisième sources de signaux en des première et seconde parties égales, et pour appliquer la seconde partie de la puissance des signaux de la première source de signaux au premier moyen rayonnant, la première partie de la puissance des signaux de la seconde source de signaux en même temps que la première partie de la puissance des signaux de la première source de signaux au second moyen rayonnant, la première partie de la puissance des signaux de la troisième source de signaux ainsi que la seconde partie de la puissance des signaux de la seconde source de signaux au troisième moyen rayonnant, et la seconde partie de la puissance des signaux de la troisième source de signaux au quatrième moyen rayonnant.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de couplage comprend: un premier diviseur de puissance (90) comportant un point d'entrée qui est accouplé à la première source de signaux et comportant aussi des premier et second points de sortie (a, b), un second diviseur de puissance (88) comportant un point d'entrée qui est accouplé à la seconde source de signaux et comporte également des premier et second points de sortie (a, b); un troisième diviseur de puissance (92) comportant un point d'entrée qui est accouplé à la troisième source de signaux et comprend aussi des premier et second points de sortie (a, b);

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un premier combinateur de puissance (96) comprenant un point de sortie accouplé au second moyen rayonnant et comportant en outre un premier point d'entrée qui est accouplé au second point de sortie (b) du premier diviseur de puissance et un second point d'entrée qui est accouplé- au premier point de sortie (a) du second diviseur de puissance; et un second combinateur de puissance (94) comportant un point de sortie qui est accouplé au troisième moyen rayonnant et comprenant en outre un premier point d'entrée qui est accouplé au premier point de sortie (a) du troisième diviseur de puissance et un second point d'entrée qui est accouplé au

second point de sortie (b) du second diviseur de puissance.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de couplage comporte en outre: un premier moyen d'amplification (56), ce premier moyen comportant un point d'entrée accouplé au point de sortie du premier combinateur de puissance et comprenant aussi un point de sortie accouplé au second moyen rayonnant;

un second moyen d'amplification (58), ce moyen compre-

nant un point d'entrée accouplé au point de sortie du deuxième combinateur de puissance et un point de sortie accouplé au troisième moyen rayonnant, ce second moyen d'amplification appliquant sensiblement la même puissance au troisième moyen rayonnant que celle que le premier moyen

d'amplification applique au second moyen rayonnant.

5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de couplage comprend en outre: un premier trajet de transmission pour accoupler le second point de sortie du premier diviseur de puissance au premier moyen rayonnant, ce trajet ayant, à ladite fréquence, une caractéristique de phase semblable à celle du trajet de signal s'étendant entre le premier point de sortie du premier diviseur de puissance et le second moyen rayonnant par l'intermédiaire du premier moyen combinateur de puissance,

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et; un second trajet de transmission pour accoupler le second point de sortie du troisième diviseur de puissance au quatrième moyen rayonnant, ce second trajet de transmission, à ladite fréquence, ayant une caractéristique de phase semblable à celle du trajet s'étendant entre le premier point de sortie du troisième diviseur de puissance et le troisième moyen rayonnant par l'intermédiaire du second moyen de combinaison. o

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que, à ladite fréquence, la caractéristique de phase du trajet de signal s'étendant entre le premier point de sortie du second diviseur de puissance (88), et le second moyen rayonnant (18, 20) par l'intermédiaire du second combinateur de puissance (94) est semblable à la caractéristique de phase du trajet de signal s'étendant entre le second point de sortie du second diviseur de puissance par l'intermédiaire du second combinateur de puissance et le troisième moyen

rayonnant (22, 24).

7. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de couplage comprend en outre: un premier moyen d'amplification (54) accouplé au second point de sortie du premier diviseur de puissance et au premier moyen rayonnant afin d'amplifier la seconde partie du premier signal apparaissant au second point de sortie du premier diviseur de puissance afin de produire un premier signal amplifié pour application au premier moyen rayonnant; un second moyen d'amplification (56) accquplé au point de sortie du premier moyen de combinaison et au second moyen *30 rayonnant pour amplifier les première et seconde parties de signal combinées apparaissant au point de sortie du premier moyen de combinaison pour produire des premier et second signaux combinés amplifiés pour application au second moyen rayonnant, l'amplitude de la première partie de signal des premier et second signaux combinés amplifiés étant égale à

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l'amplitude du premier signal amplifié; un troisième moyen d'amplification (58) accouplé au point de sortie du second moyen de combinaison et au troisième moyen rayonnant pour amplifier les seconde et troisième parties de signal combinées apparaissant au point de sortie du second moyen de combinaison pour produire des

second et troisième signaux combinés amplifiés pour applica-

tion au troisième moyen rayonnant, l'amplitude de la seconde partie de signal des second et troisième signaux combinés amplifiés étant égale à l'amplitude de la seconde partie de

signal des premier et second signaux combinés amplifiés.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que chacun des premier (14-16), second (18-20) et troisième (22-24) moyens rayonnants comprend: des première et seconde antennes électromagnétiques, chacune comportant un point d'entrée; et un autre moyen de division de la puissance comprenant un point d'entrée accouplé à la sortie de l'un des premier, second et troisième moyens d'amplification et comprenant aussi des premier et second points de sortie, chacun accouplé au point d'entrée de l'une des première et seconde antennes électromagnétiques.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que chacune des antennes électromagnétiques comprend un

cornet.

10. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen réfléchissant (10) présentant une zone focale, les premier, second, troisième et quatrième moyens rayonnants étant situés près de la zone

focale.

11. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des premier, second, troisième et quatrième moyens de diplexage accouplés (44, 46, 48, 50)

aux premier, second, troisième et quatrième moyens rayon-

nants, respectivement, pour appliquer des signaux à la

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fréquence de la porteuse aux moyens rayonnants pour transmis-

sion par ceux-ci, chacun des moyens de diplexage comportant en outre un point de connexion auquel des signaux sont appliqués qui sont reçus par le moyen rayonnant à des fréquences autres que celle de la porteuse.

12. Dispositif de communication à alimentations multi-

ples, voies multiples, caractérisé en ce qu'il comprend: des premier, second et troisième moyens rayonnants (14, 16; 18, 20; 22, 24), les premier et second moyens rayonnants étant mutuellement contigus et les second et troisième moyens rayonnants étant mutuellement contigus; une source (84) de premiers et seconds signaux, les premiers et seconds signaux étant des porteuses à la même fréquence modulées avec une information indépendante d'une manière telle qu'ils peuvent être récupérés indépendamment les uns des autres; un moyen de couplage relié aux premier, second et troisième moyens rayonnants et à la source (84) des premiers et seconds signaux pour diviser le premier signal en des première et seconde parties égales, et pour diviser le second signal en des première et seconde parties égales, et pour appliquer la première partie du premier signal au premier moyen rayonnant, la seconde partie du premier signal au second moyen rayonnant, la première partie du second signal au second moyen. rayonnant, et la second partie du second

signal au troisième moyen rayonnant.

13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que la source des premiers et seconds signaux comporte un premier moyen modulant pour moduler le premier signal avec un second code pseudo-aléatoire, et en ce qu'elle comporte en outre un second moyen modulant afin de moduler le second signal avec un second code pseudo-aléatoire orthogonal au

premier code.

14. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend en outre:

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des premier, second et troisième moyens d'amplifica-

tion (54, 56, 58) accouplés aux premier, second et troisième moyens rayonnants, respectivement, et au moyen de couplage; et en ce que la source des premiers et seconds signaux comporte en outre un moyen pour mettre en phase les première

et seconde porteuses à l'état de quadrature mutuelle.

15. Satellite, caractérisé en ce qu'il comprend: un panneau solaire (4); un moyen de régulation de la puissance (8) accouplé au panneau solaire pour produire une tension régulée à courant continu; des premier, second et troisième moyens rayonnants (14, 16; 18, 20; 22, 24) montés sur le satellite, les premier et second moyens rayonnants étant mutuellement contigus et les second et troisième moyens rayonnants étant mutuellement contigus, une source (84) de premiers signaux, les premiers signaux comprenant une porteuse à une fréquence et phase de référence, modulés en phase avec une première information, une source (84) de seconds signaux, les seconds signaux comprenant une porteuse à ladite fréquence et à une phase en quadrature avec la phase de référence, modulés avec une seconde information d'une manière qui permet l'extraction de la seconde information indépendamment de la première information; un moyen de couplage relié à la source de premiers signaux et à la source de seconds signaux, le moyen de couplage comportant des premiers, seconds et troisièmes points de sortie pour diviser les premiers signaux en première et seconde parties égales, et pour appliquer la première partie du premier signal au premier point de sortie, pour appliquer la seconde partie des premiers signaux et la première partie des seconds signaux au second point de sortie, et pour appliquer la seconde partie des seconds

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signaux au troisième point de sortie; et

des premier, second et troisième moyens d'amplifica-

tion (54, 56, 58) reliés au moyen de régulation de la

puissance pour etre ainsi excités, le premier moyen d'ampli-

fication étant relié au premier point de sortie du moyen de couplage et au premier moyen rayonnant pour amplifier la première partie des premiers signaux et pour appliquer le signal amplifié au premier moyen rayonnant, le second moyen d'amplification étant relié au second point de sortie du moyen de couplage et au second moyen rayonnant pour amplifier la combinaison de la seconde partie des premiers signaux et de la première partie des seconds signaux et pour appliquer le signal amplifié au second moyen rayonnant, le troisième

moyen d'amplification étant relié au troisième moyen rayon-

nant et au troisième point de sortie du moyen de couplage pour amplifier la seconde partie des seconds signaux et pour

appliquer le signal amplifié au troisième moyen rayonnant.

16. Satellite selon la revendication 15, caractérisé en ce que la source de premiers signaux comprend un premier modulateur à code pseudoaléatoire pour moduler la porteuse

des premiers signaux en réponse à un premier code pseudo-

aléatoire sur lequel est appliquée la première information; et la source de seconds signaux comporte un second modulateur à code pseudo-aléatoire pour moduler la porteuse

des seconds signaux en réponse à un second code pseudo-

aléatoire sur lequel est appliquée la seconde information, le

second code étant orthogonal au premier.