FR2670631A1 - Agencement d'amplificateurs montes en parallele avec moyen de controle des phases et procede d'amplification correspondant. - Google Patents

Abstract

Un agencement d'amplificateurs de puissance inclut un diviseur de puissance pour diviser le signal qui doit être amplifié selon des composantes d'égales amplitudes. Chaque composante est amplifiée au moyen d'une voie d'amplification de signal. Les signaux amplifiés sont appliqués à un combineur de puissance sensible à la phase (242). Le signal combiné apparaît au niveau du port de somme (248) et un signal de différence en relation de phase apparaît au niveau d'un port de différence (250) du combineur. Le signal de différence est traité afin de produire un signal de commande pour commander les phases relatives des signaux qui passent au travers des voies d'amplification de signal.

Description

La présente invention concerne des agencements

pour mettre en parallèle des amplificateurs afin d'ob-

tenir une puissance de sortie augmentée et plus parti-

culièrement, la présente invention concerne des agence-

ments qui combinent la puissance dans un combineur de puissance hybride qui inclut des ports de somme et de différence, ces agencements commandant la phase des signaux qui sont combinés en réponse au niveau de

puissance au port de différence.

La mise en parallèle d'amplificateurs radio-

fréquence ou micro-ondes et/ou de sources de signal

pour une puissance combinée plus élevée est bien con-

nue Les signaux radio-fréquence (RF) incluent les micro-ondes, les ondes millimétriques et d'autres signaux Le brevet des Etats- Unis d'Amérique No 4 701 716 délivré le 20 Octobre 1987 au nom de Poole décrit un agencement pour mettre en parallèle des amplificateurs de tube à ondes progressives (TOP). Comme décrit dans ce brevet, le signal qui doit être20 amplifié est appliqué à un circuit hybride à 3 d B, 90 pour séparer le signal en deux parties nominalement d'égales amplitudes Un combineur hybride à 3 d B similaire inclut une paire de ports d'entrée et un port de sortie combinée Une paire de voies d'amplification25 s'étend depuis les ports de sortie du séparateur de signal jusqu'aux ports d'entrée correspondants du

combineur de puissance Comme décrit dans le brevet mentionné ci-avant, la phase et la longueur de voie au travers des voies d'amplification sont égalisées pour30 maximiser la puissance combinée sur une largeur de bande importante Les ports de différence des sépara-

teurs et combineurs hybrides se terminent par des ré-

sistances. Des agencements d'amplificateurs mis en parallèle peuvent être utilisés pour transmettre des signaux radio-fréquence ou micro- ondes dans des répéteurs ainsi que dans des systèmes de communication localisés à distance ou en des emplacements inaccessibles comme par exemple les sommets des montagnes La sensibilité de la caractéristique de phase d'amplificateur de TOP aux fluctuations de la tension d'alimentation ainsi qu'au vieillissement est bien connue de l'homme de l'art Les amplificateurs à l'état solide ne sont de façon générale pas aussi sensibles mais ils peuvent être soumis à des variations soudaines de réponse en phase ou en amplitude résultant de conditions d'interférence électromagnétique (EMI) transitoires, par exemple les effets du rayonnement nucléaire, ou résultant d'effets relatifs au vieillissement dûs à la diffusion de

dopants semiconducteurs à haute température Une varia-

tion de phase inférieure à environ 10 ou 15 degrés conduit à une réduction de la puissance de sortie combinée de moins d'environ 0,1 d B Ces réductions de puissance sont habituellement considérées comme étant acceptables Des variations de phase relative excédant 10 ou 15 degrés peuvent conduire à une réduction de puissance sensiblement supérieure à 0, 1 d B ou peuvent

même conduire à une annulation du signal Ces varia-

tions sont souvent considérées comme étant inaccep-

tables L'utilisation de déphaseurs réglables à la main dans les voies d'amplificateur est connue pour corriger la phase de manière à obtenir la sortie souhaitée Lorsque l'amplificateur mis en parallèle est localisé en un emplacement éloigné ou relativement inaccessible, une correction de phase peut nécessiter l'envoi d'un technicien de maintenance sur les lieux afin de corriger le problème Lors de l'intervalle de temps qui s'écoule entre la survenue de l'anomalie et l'arrivée du technicien, l'équipement peut être hors fonctionnement Ceci peut être non souhaitable Dans certains endroits comme par exemple dans les câbles sous-marins, il arrive qu'il soit totalement impossible

d'effectuer un réglage manuel.

Pour les systèmes aéroportés ainsi que pour d'au-

tres systèmes, il est important de minimiser la taille, le poids et la complexité de l'équipement, y compris pour les amplificateurs mis en parallèle Un agencement de correction de phase perfectionné est souhaitable

pour les amplificateurs mis en parallèle.

Selon un premier aspect de l'invention, l'agence-

ment d'amplificateurs mis en parallèle comprend: un moyen de séparation de signal incluant un port d'entrée adapté pour être couplé à une source d'un signal qui doit être amplifié et incluant également des premier et second ports de sortie au niveau desquels des signaux séparés nominalement d'égales amplitudes sont générés en réponse audit signal qui doit être amplifié; un moyen de combinaison de puissance hybride incluant des premier et second ports d'entrée, un port de sortie de somme adapté pour être couplé à un moyen d'utilisation et un port de sortie de différence pour sommer ensemble les composantes en quadrature de phase des signaux appliqués auxdits premier et second ports d'entrée dudit moyen de combinaison pour générer un signal combiné au niveau dudit port de sortie de somme afin de l'appliquer audit moyen d'utilisation et pour coupler audit port de sortie de différence un signal de différence qui représente les composantes en phase desdits signaux appliqués auxdits premier et second

ports d'entrée dudit moyen de combinaison; des premiè-

re et seconde voies d'amplification ladite première voie d'amplification s'étendant entre ledit premier port de sortie dudit moyen de séparation et ledit premier port d'entrée dudit moyen de combinaison, et ladite seconde voie d'amplification s'étendant entre ledit second port de sortie dudit moyen de séparation et ledit second port d'entrée dudit moyen de combinaison pour amplifier lesdits signaux séparés afin de produire des signaux amplifiés et ainsi, lesdits signaux amplifiés sont combinés par ledit moyen de combinaison afin de produire un signal amplifié combiné un moyen de déphasage commandable couplé dans au

moins une desdites première et seconde voies d'amplifi-

cation, ledit moyen de déphasage commandable incluant un port d'entrée de commande pour déphaser des signaux dans au moins une desdites première et seconde voies d'amplification par rapport à l'autre sous la commande d'un signal de commande appliqué audit port d'entrée de commande; et un moyen de commande couplé audit port de sortie de différence dudit moyen de combinaison pour détecter l'amplitude dudit signal de différence afin de produire un signal représentatif de l'amplitude et

pour, en réponse audit signal représentatif de l'ampli-

tude, générer et appliquer audit port d'entrée de commande dudit moyen de déphasage un signal de commande en retour pour ainsi tendre à maintenir lesdits signaux amplifiés proches d'une condition de quadrature de phase pour ainsi tendre à maximiser ledit signal

amplifié combiné.

Selon un autre aspect de l'invention, un procédé pour amplifier des signaux destinés à être amplifiés comprend les étapes de: séparation desdits signaux30 qui doivent être amplifiés en des première et seconde parties nominalement d'égales amplitudes pour ainsi générer des premier et second signaux séparés; passage desdits premier et second signaux séparés au travers de première et seconde voies d'amplification respectives35 pour ainsi générer des premier et second signaux amplifiés respectifs; application desdits premier et second signaux amplifiés à desdits premier et second ports d'entrée respectifs d'un combineur de puissance hybride, ce combineur de puissance hybride incluant aussi un port de sortie de somme au niveau duquel les composantes en quadrature de phase desdits premier et second signaux sont sommées afin de produire un signal amplifié combiné et incluant également un port de sortie de différence au niveau duquel une composante

est générée, cette composante représentant la composan-

1 O te en phase; détection de l'amplitude dudit signal de différence au niveau dudit port de sortie de différence; génération d'un signal de commande de phase en réponse à ladite amplitude dudit signal de différence; et commande des phases relatives desdits premier et second signaux amplifiés en réponse audit signal de commande de phase d'une manière qui tende à

maximiser ledit signal amplifié combiné.

En d'autres termes, un agencement d'amplifi-

cateurs mis en parallèle selon l'invention inclut un séparateur de signal avec un port d'entrée adapté pour être couplé à une source d'un signal qui doit être amplifié Le séparateur de signal inclut également des premier et second ports de sortie au niveau desquels des signaux séparés nominalement d'égales amplitudes sont générés en réponse au signal qui doit être amplifié Un combineur de puissance hybride inclut des premier et second ports d'entrée ainsi qu'un port de sortie de somme adapté pour être couplé à un dispositif d'utilisation Le combineur de puissance hybride inclut également un port de différence Le combineur de puissance hybride est adapté pour effectuer la somme des composantes en phase de signaux appliqués à ses ports d'entrée (pour un combineur de puissance hybride à 90 O, les composantes en quadrature de phase) pour générer un signal combiné au niveau du port de sortie de somme Le combineur de puissance hybride couple au niveau du port de différence le signal de différence qui représente les composantes déphasées ou en quadrature (pour un combineur hybride à 9 Q 0, les composantes en phase) des signaux appliqués à ses ports d'entrée L'agencement d'amplificateurs mis en parallèle inclut également des première et seconde voies d'amplification, chacune s'étendant entre un port de sortie du séparateur et un port d'entrée du combineur Un agencement de déphaseur commandable est 1 O couplé dans au moins une des première et seconde voies d'amplification Le déphaseur commandable inclut un port d'entrée de commande et il déphase des signaux dans au moins une des première ou seconde voies

d'amplification sous la commande d'un signal de comman-

de appliqué au port d'entrée de commande Un agencement de commande est couplé au port de sortie de différence du combineur pour capter l'amplitude du signal qui représente les composantes déphasées (ou en phase) et pour appliquer le signal de commande au port d'entrée de commande du déphaseur selon un processus de retour

d'information pour tendre à maintenir les signaux am-

plifiés au voisinage d'une condition en phase (ou en quadrature) Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le signal de différence qui provient du combineur de puissance est modulé sur une porteuse et il est transmis depuis un satellite à une station au sol Le signal est traité au niveau de la station au sol et le signal de commande résultant est transmis en

retour au satellite pour commander le déphaseur.

La présente invention sera mieux comprise à la

lumière de la description détaillée qui suit de modes

de réalisation de l'invention que l'on lira en relation avec les dessins annexés parmi lesquels:

la figure 1 est une vue en perspective ou isomé-

trique simplifiée d'un satellite avec une antenne diri-

gée en direction d'une station terrienne pour la trans-

mission de signaux entre le satellite et la terre; la figure 2 a est un schéma fonctionnel simplifié d'un agencement d'amplificateurs mis en parallèle selon un mode de réalisation de l'invention, cet agencement pouvant être une partie du satellite de la figure 1 et incluant un combineur de puissance hybride ainsi qu'un capteur ou détecteur couplé au port de sortie de

différence du combineur et à une liaison montan-

te/descendante pour transmettre une information d'amplitude de signal à la station au sol de la figure 1; la figure 2 b est un schéma fonctionnel simplifié d'un équipement qui peut être localisé au niveau de la

station au sol pour interagir avec l'agencement d'am-

plificateurs mis en parallèle de la figure 2 a en effectuant une commande la phase des signaux d'entrée hybride, les figures 2 a et 2 b étant toutes les deux appelées figure 2; la figure 3 est un tracé idéal d'un signal au

niveau du port de différence d'un combineur de puissan-

ce des figures 2 a ou 3, ce signal étant tracé en fonction d'un déséquilibre de phases; la figure 4 est un organigramme qui décrit des opérations logiques pour déterminer le déphasage qui correspond à une condition nulle et pour générer un signal de commande pour les déphaseurs des figures 2, 5 ou 6; la figure 5 est un schéma fonctionnel simplifié d'un autre mode de réalisation selon l'invention pour une commande autonome du déphasage relatif des voies d'amplification de l'agencement d'amplificateurs mis en parallèle dans le satellite de la figure 1; la figure 6 est un schéma fonctionnel simplifié d'un agencement d'amplificateurs mis en parallèle selon un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel le signal de port de différence hybride est transmis à

la station terrienne au moyen d'une balise raido-

électrique distincte et dans lequel le signal de commande de phase est multiplexé à l'intérieur des liaisons montantes d'un système de répéteur de communication; la figure 7 est un schéma fonctionnel simplifié d'un mode de réalisation selon l'invention qui utilise un séparateur de signal à 0 ainsi qu'un combineur de puissance à O'; et la figure 8 est un diagramme schématique simplifié d'un déphaseur analogique qui peut être

utilisé dans les agencements des figures 2 a, 5 ou 6.

La figure 1 est une vue en perspective ou isométrique d'un satellite indiqué de façon générale en qui inclut un corps il sur lequel sont montés un panneau solaire 12 et une antenne du type réflecteur 14 dirigée en direction d'une antenne correspondante 16 située au niveau d'une station au sol indiquée de façon générale en 18, cette station au sol étant située sur la terre 8 La station au sol 18 inclut une tour 20 pour supporter l'antenne 16, un boîtier d'équipement 22 et des lignes de transmission représentées en 24 qui couplent l'antenne 16 à l'équipement (qui n'est pas représenté de manière séparée) localisé dans le boîtier 22. La figure 2 a est un schéma fonctionnel simplifié d'un agencement d'amplificateurs mis en parallèle et de circuits auxiliaires qui peuvent être localisés à30 l'intérieur du corps de satellite il ou en n'importe

quel autre emplacement éloigné d'un site de commande.

Sur la figure 2 a, une source 210 peut être une source d'informations de télémesure comme par exemple des informations qui proviennent de caméras de satellite ou cette source peut être constituée par un signal vidéo ou par un signal de données qui prend son origine sur la terre, ces informations devant être retransmises selon un mode de répéteur de satellite, comme décrit en relation avec la figure 6 Quel que soit le cas, les signaux sont modulés sur une porteuse radio-fréquence (RF) Les signaux RF qui proviennent de la source 210 sont appliqués au moyen d'une voie directe d'un coupleur directionnel 212 à un premier port d'entrée 220 d'un séparateur de signal hybride 222 Un second port 224 du séparateur hybride 222 est couplé à une résistance de terminaison adaptée 226 Des signaux nominalement d'égales amplitudes sont générés au niveau de ports de sortie 228 et 230 du séparateur de signal hybride 222 L'homme de l'art sait que les diviseurs de puissance hybrides ou que les séparateurs de signal hybrides tels que le séparateur 222 couplent les signaux entre les ports 220 et 228 à la fréquence centrale avec une phase de référence et entre le port d'entrée 220 et le port de sortie 230 avec un retard de phase qui correspond à un déphasage nominal de 900 par

rapport à la phase de référence.

Un séparateur de signal hybride similaire ou identique utilisé en tant que combineur de puissance est représenté en 242 sur la figure 2 a Le combineur de puissance hybride 242 inclut respectivement des premier et second ports d'entrée 240 et 244 Le combineur 242 inclut également un port de sortie de somme ou combinée 250 au niveau duquel un signal combiné apparaît lorsque les signaux appliqués aux ports d'entrée 240 et 244 sont en quadrature de phase (avec une phase relative de 90 ) et un port de sortie de différence 248 au niveau duquel un signal est généré, ce signal représentant les composantes mutuellement en phase des signaux appliqués aux ports d'entrée 240 et 244 Le port 248 est couplé à

une résistance de terminaison 246.

Une première voie d'amplification de signal, indiquée en 232 sur la figure 2 a, s'étend entre le port de sortie 228 du séparateur de signal 222 et le port d'entrée 240 du combineur de puissance 242 La voie 232 inclut la cascade constituée par un atténuateur

variable (A) 256 et par un amplificateur 236 pour am-

plifier les signaux de phase de référence ( O ) produits au niveau du port de sortie 228 du séparateur de signal 222 et pour appliquer les signaux amplifiés au port d'entrée 240 du combineur de puissance 242 La phase du signal qui arrive au niveau du port d'entrée 240 sera modifiée par la longueur de la voie 232 et par tout déphasage introduit par l'atténuateur 256 et par

l'amplificateur 236.

Une seconde voie d'amplification de signal 234 s'étend entre le port de sortie 230 du séparateur de signal 222 et le port d'entrée 244 du combineur de

puissance 242 La voie 234 inclut un déphaseur comman-

dable 258 et un amplificateur 238 pour déphaser et amplifier les signaux nominalement en quadrature de phase qui proviennent du port de sortie 230 du séparateur de signal 222 et pour appliquer les signaux déphasés et amplifiés au port d'entrée 244 du combineur de puissance 242 Le déphaseur 258 inclut un port

d'entrée de commande 259.

Pour autant qu'il est décrit, les signaux qui proviennent de la source 210 de la figure 2 a sont divisés en deux parties de signal nominalement d'égales amplitudes et mutuellement en quadrature de phase dont chacune est amplifiée par l'une des voies de signal 232 ou 234 Les signaux amplifiés sont appliqués au30 combineur de puissance 242 qui produit un signal au niveau du port de sortie combiné 250 qui représente la puissance combinée des deux signaux amplifiés appliqués à ses entrées pour autant que ces signaux sont nominalement en quadrature de phase L'atténuateur 256 est réglé de telle sorte que l'amplitude ou puissance de signal du signal appliqué depuis la voie 232 jusqu'au port d'entrée 240 soit égale à celle du signal

appliqué depuis la voie 234 jusqu'au port d'entrée 244.

Le déphaseur 258 est réglé comme décrit de manière plus détaillée ciaprès de telle sorte que les deux signaux amplifiés appliqués aux ports d'entrée 240 et 244 soient presque en quadrature de phase Avec cette condition de phase et d'amplitude des signaux au niveau des ports d'entrée 240 et 244 du combineur de puissance 242, le signal combiné au niveau du port de sortie de 1 o somme 250 est très proche de sa valeur maximale et le signal au niveau du port de différence 248 est très

proche de zéro.

Le signal combiné est couplé depuis le port de sortie 250 du combineur de puissance de la figure 2 a au

travers d'un agencement multiplex (MPX) de transmis-

sion/réception à l'antenne 14 pour la transmission sur

la voie 15 jusqu'à la station terrienne 18 (figure 1).

L'agencement multiplex 252 peut être une unité de filtrage et de translation par répartition en fréquence qui effectue la transmission et la réception sur

différentes fréquences et qui translate certains si-

gnaux reçus à la fréquence de transmission selon un mode de fonctionnement de répéteur, comme il est bien

connu de l'homme de l'art.

Selon un aspect de l'invention, l'amplitude du signal de différence au niveau du port de sortie 248 du combineur de puissance 242 est surveillée et est utilisée pour commander le déphaseur 258 Selon un autre aspect de l'invention, la commande est effectuée via les voies de communication descendante et montante. Sur la figure 2 a, un détecteur à impédance élevée

représenté en tant que bloc 254 détecte l'amplitude de signal au niveau du port de sortie de différence 248 du combineur de puissance 242 afin de produire un signal35 (éventuellement sous forme numérique) représentatif de l'amplitude du signal de différence Ce signal repré-

sentatif de l'amplitude est couplé à un modulateur 260 qui module le signal représentatif de l'amplitude sur une porteuse à une fréquence d'émission La porteuse modulée avec le signal représentatif de l'amplitude est couplée au travers de la connexion du coupleur directionnel 212 et elle circule jusqu'au port d'entrée 220 du séparateur de signal 222 Le signal modulé est séparé, amplifié, combiné et transmis depuis l'antenne 14 au moyen de la voie 15 jusqu'à l'antenne 16 de la

station terrienne 18 (figure 1).

Si l'on se reporte maintenant à la figure 2 b, les signaux reçus par l'antenne 16 sur la voie 15 sont couplés au travers d'un multiplexeur (MPX) de transmission/réception 266 à un démodulateur 268 qui démodule les signaux reçus, y compris le signal représentatif de l'amplitude qui provient du détecteur 254 de la figure 2 a Le signal représentatif de l'amplitude démodulée est appliqué à un circuit logique de détection de valeur nulle représenté en tant que bloc 270 qui génère des signaux de commande de bande de base qui conduisent pour finir à établir le déphaseur 258 (figure 2 a) à une valeur qui fournit un déphasage souhaité Les signaux de commande de bande de base sont appliqués à un modulateur 272 qui module les signaux de25 commande de bande de base sur une porteuse d'émission et qui applique les signaux de commande modulés (ainsi que d'autres signaux non représentés) à une autre port du multiplexeur 266 et ainsi, les signaux de commande modulés sont transmis en retour au travers de l'antenne30 16 et sur la voie 15 jusqu'à l'antenne 14 du satellite

(figure 2 a).

Si l'on se reporte à nouveau à la figure 2 a, les signaux de commande modulés sont acheminés par le

multiplexeur 252 jusqu'à un démodulateur 262 qui35 démodule les signaux de commande modulés en bande de base Les signaux de commande de bande de base résul-

tants circulent jusqu'à un circuit logique 264 qui génère des signaux pour commander le déphaseur 258. Selon un aspect de l'invention, le déphaseur 258 est un déphaseur pas à pas à 4 bits qui commande les pas à 180 , 900, 45 et 22,50 du déphaseur La sélection du signal de commande approprié fournit des incréments de 22,50 Ces incréments de 22, 5 chacun, soit un total de 360 , font qu'un déphaseur à quatre bits peut corriger n'importe quelle phase avec une erreur de phase maximale de 11,25 Les déphaseurs commandables pas à pas sont bien connus de l'homme de l'art et sont décrits par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 754 265 délivré le 28 juin 1988 au nom de Henderson et suivants Un déphaseur

analogique peut être utilisé à titre d'alternative, ce qui est décrit ci-après.

Comme décrit ci-avant, l'erreur d'amplitude au niveau du port de sortie de somme 250 du combineur de puissance 242 est acceptable pour des erreurs de phase20 de moins d'environ 10 ou 15 Ainsi, la capacité de correction de phase selon une erreur de phase maximale de 11,25 conduit à un fonctionnement acceptable. La figure 3 est un tracé qui représente la tendance de la puissance de signal au niveau du port de sortie de différence 248 en fonction de l'erreur de phase (dans ce cas la déviation par rapport à la

quadrature de phase) des signaux appliqués aux ports d'entrée 240 et 244 du combineur de puissance 242 de la figure 2 a En général, l'amplitude de signal est à une30 valeur nulle qui peut ne pas être égale à zéro pour des erreurs de phase qui s'inscrivent dans une plage d'en-

viron 100 La valeur nulle peut être utilisée pour indiquer l'instant o le déphasage est voisin de la valeur correcte.35 La figure 4 est un organigramme simplifié qui représente le flux logique du circuit logique de détecteur de valeur nulle 270 de la figure 2 b Sur la figure 4, la logique commence au niveau d'un bloc de DEBUT 410 et va jusqu'à un bloc 411 o s'effectue l'établissement initial du signal de commande de sortie (COMMANDE) à une valeur à mi-plage, et une variable Vp est également établie à une valeur initiale fictive De là, la logique progresse jusqu'à un bloc de RETARD 412 représentatif d'un retard afin d'empêcher que la boucle logique soit corrigée trop fréquemment Du bloc 412, la logique passe à un bloc 414 au niveau duquel s'effectue la lecture du signal qui représente l'amplitude de la tension télémesurée qui apparaît au niveau du port de sortie de différence 248 du combineur hybride 242 de la figure 2 a, comme détectée par le détecteur 254, comme modulée par le modulateur 260, comme transmise au récepteur de la figure 2 b et comme démodulée par le démodulateur 268 de la figure 2 b La valeur réelle mesurée du signal de différence est substituée à la valeur fictive établie à VP et ensuite, Vi représente des valeurs mesurées du signal de différence Une variable VREF est établie de manière à être égale à la valeur mesurée courante de VP dans un bloc 416 pour ainsi créer une valeur de référence par rapport à laquelle le résultat de la variation suivante pourra25 être comparé Un bloc 418 est un bloc o s'effectue l'incrémentation du signal de sortie de commande, (COMMANDE) cette incrémentation étant d'un bit Ceci fait que la phase du déphaseur 258 de la figure 2 a change de 22,5 La nouvelle valeur de Ve peut différer de la valeur précédente du fait d'une variation des phases relatives des signaux appliqués aux ports d'entrée 240 et 244 du comineur hybride 242 Au niveau d'un bloc 420 s'effectue une lecture de la nouvelle valeur de Ve qui résulte de la variation de la phase de35 combinaison Du bloc 420, la logique passe à un bloc de décision 422 dans lequel la valeur courante de Ve est

comparée à la valeur précédente VREF Si l'incrémen-

tation de COMMANDE a conduit à une diminution de V , V 4 sera inférieur à VREF, ce qui indique que l'incrément a déplacé la phase relative des signaux appliqués aux ports d'entrée 240 et 244 du combineur hybride 242 de

la figure 2 plus près de la valeur souhaitée, c'est-à-

dire dans la "bonne" direction Par ailleurs, si

1 'incrémentation de COMMANDE a conduit à une augmen-

tation de V , ceci signifie que la phase des signaux appliqués au combineur hybride 242 a été changée dans la "mauvaise" direction Si Vi est inférieur à VREF, la réponse au niveau du bloc de décision 422 est le chemin OUI et la logique retourne par un chemin logique 424 au bloc 416 o la dernière valeur ou valeur courante de Ve est prise comme nouvelle valeur de référence VREF La logique passe à nouveau au travers des blocs 418,, 420 et 422 en formant ainsi une boucle logique qui incrémente de manière continue COMMANDE tant que chaque incrément conduit à une diminution de la tension de

différence représentée par V .

Eventuellement, la valeur de Ve ne diminuera pas lorsque COMMANDE est incrémenté, ce qui représente une condition de phase de 100 ou 150 par rapport au point à 0 Q de la figure 3 La valeur de V 5 peut même augmenter, ce qui signifie que la logique qui incrémente la valeur de COMMANDE conduit à une variation de la phase

relative qui s'éloigne de la condition souhaitée.

Lorsque Vî n'est pas inférieur à VREF, c'est-à-dire lorsque VREF estinférieur ou égal à V , la logique quitte le bloc de décision 422 par la sortie NON et passe par un chemin logique 426 pour aller à un bloc de décision ultérieur 428 Dans le bloc 428, la valeur de COMMANDE est décrémentée de deux bits Si la valeur de décrémentation au niveau du bloc 428 était de seulement35 un bit, la condition de déphasage correspondrait à celle à laquelle la valeur courante de VREF a été établie et dans ce cas, si Vi devait être lu, il serait

toujours égal à VREF (à l'exception d'erreurs inévi-

tables de remise à l'état initial) car on comparerait deux mesures au même établissement de déphasage La valeur de décrémentation de deux bits ramène la condition de déphasage à la valeur qu'elle avait avant 1 'incrémentation précédente de COMMANDE La valeur courante de Ve est mesurée au niveau d'un bloc 430 puis la logique atteint un bloc de décision 432 La valeur courante de Vî est comparée à VREF au niveau du bloc de décision 432 On peut s'attendre à ce que V 4 excède VREF, et dans ce cas, la logique quitte le bloc de décision 432 et passe, via un chemin logique 438, à un bloc 440 La valeur de COMMANDE est incrémentée d'un bit au niveau du bloc 440 et la boucle de logique est fermée par un retour au bloc RETARD 412 Si la valeur de VP s'avère être inférieure à VREF lors du test effectué au niveau du bloc de décision 432, la logique quitte ce bloc par la sortie OUI et passe dans une autre boucle logique, ce qui conduit à un établissement de VREF à VP au niveau d'un bloc 434, à une décrémentation de COMMANDE d'un bit au niveau d'un bloc 436 et la logique retourne au moyen d'un chemin logique

444 au bloc 430 pour ainsi poursuivre les décrémen-

tations de COMMANDE tant que la décrémentation conduit

à une réduction de V Il peut être nécessaire d'insé-

rer des retards qui suivent chacun des blocs de logique de la figure 4 dans lesquels une modification de la valeur de COMMANDE est mise en oeuvre (blocs 418, 428, 436 et 440) pour que la modification ait le temps d'être transmise au satellite ou engin spatial afin que la modification soit mise en oeuvre, afin que le détec- teur s'établisse et pour la retransmission en retour de la nouvelle tension de différence à la station35 terrienne Ce retard temporel ne pose pas problème car les erreurs de phase pour lesquelles l'invention assure une correction se produisent de façon générale lentement et s'accumulent au fil du temps Ainsi, une boucle de commande qui effectue des corrections lentement peut être suffisante pour maintenir une performance satisfaisante. Puisque le déphaseur peut être complètement mal établi d'un instant à un autre, le signal de sortie combiné qui provient du port de somme 250 du combineur 242 de la figure 2 peut être à une valeur nulle de telle sorte que la station terrienne ne reçoive aucun signal En l'absence d'un signal, on peut supposer que la correction de phase n'a pas pu être faite du fait qu'aucun signal représentatif de l'amplitude n'est disponible pour que le circuit logique de détecteur de valeur nulle puisse fonctionner sur la base de ce

signal Si cette condition devait prévaloir, il suffi-

rait simplement de commander à la main une variation de phase de 1800 puis de laisser la commande automatique

reprendre la main.

La figure 5 est un schéma fonctionnel simplifié d'un amplificateur mis en parallèle 500 pour être utilisé en un emplacement inaccessible, tel que le satellite 10 de la figure 1 L'amplificateur 500 fonctionne de manière autonome, sans lien de données à25 une station au sol Des éléments de la figure 5 qui correspondent à ceux de la figure 2 a sont indiqués par les mêmes index de référence Sur la figure 5, chaque amplificateur 236, 238 est couplé respectivement dans une boucle de réaction (F) de commande d'amplitude30 autonome 510, 512 pour maintenir l'amplitude de signal de sortie constante indépendamment du vieillissement ou de modifications relatives à la température au niveau du gain Ces boucles sont bien connues de l'homme de l'art Chaque voie d'amplification de signal 232 et 23435 inclut un atténuateur commandable 256 ou 556 qui est initialement établi pour rendre les sorties des amplificateurs 236 et 238 égales, les boucles de réaction de commande d'amplitude étant invalidées Le déphaseur 258 est couplé dans une boucle de réaction pour maintenir le signal de sortie combinée au niveau du port de sortie de somme 250 du combineur de puissance 242 au voisinage du maximum A cette fin, le

déphaseur 258 peut être un déphaseur avec des incré-

ments de 22,50, comme décrit ci-avant, et un détecteur de valeur nulle et un circuit logique 520 peuvent être similaires à la logique 270 des figures 2 b et 4 Le signal de commande est appliqué directement au déphaseur de la figure 5 au lieu de l'être au moyen

d'une voie de transmission.

Le déphaseur 258 de la figure 5 peut être un déphaseur analogique et dans ce cas, le détecteur de valeur nulle et le circuit logique 520 peuvent être similaires à la logique 270 de la figure 2 b, avec l'ajout d'un convertisseur numérique/analogique pour convertir de signal de commande numérique à quatre bits en un signal de commande analogique destiné à être appliqué au port d'entrée de commande 259 du déphaseur 258. La figure 6 est un schéma fonctionnel simplifié d'un autre mode de réalisation selon l'invention qui est destiné à être utilisé sur un engin spatial La figure 6 est de façon générale similaire à la figure 2 a et les éléments correspondants de la figure 6 sont indiqués par les mêmes index de référence De façon générale, l'agencement de la figure 6 est une partie d'un satellite de communication qui inclut une liaison montante et une liaison descendante comme sur la figure 2 a et cet agencement diffère de celui de la figure 2 a en ce qu'une balise radio- électrique et une antenne sont utilisées pour transmettre l'information d'ampli-35 tude de port de différence à la station au sol tandis que les signaux de commande sont retournés à l'engin

spatial au moyen de la liaison montante de communi-

cation. Sur la figure 6, une antenne de liaison montante/descendante 14 est couplée à un circulateur 652 qui permet au signal amplifié qui provient du port de sortie de somme 250 du combineur hybride 242 d'atteindre l'antenne 14 en vue d'une transmission et qui couple les signaux reçus à un multiplexeur par répartition en fréquence 613 Le multiplexeur 613 couple des signaux à des fréquences de commande et de télémesure à un système de commande et de télémesure 662 dont une partie démodule les signaux de commande de phase en vue de leur application au port d'entrée de commande 259 du déphaseur 258 pour commander ce dernier, comme décrit en relation avec les figures 2 et 4. Les signaux vidéo, audio ou de données qui doivent être relayés par le système de la figure 6 sont couplés à l'extérieur du multiplexeur 613 au moyen

d'une voie 615 qui va jusqu'à un récepteur de communi-

cation 616, ce dernier pouvant démoduler les signaux en bande de base pour les traiter et/ou pour effectuer d'autres tâches de traitement de signal Les signaux de données traités sont appliqués à un convertisseur de fréquence 620 au moyen d'un amplificateur 618 Le

convertisseur 620 peut inclure un dispositif de trans-

position par montée en fréquence si le récepteur 616 effectue des conversions en bande de base ou le convertisseur 620 peut être un simple dispositif de transposition en fréquence qui convertit les signaux reçus à la bande de fréquence de la ligne montante en

une bande de fréquence de la ligne descendante diffé-

rente. La figure 6 inclut également un détecteur 254 qui est couplé au port de sortie de différence 248 du combineur hybride 242 et qui permet d'effectuer une fonction qui correspond à celle du détecteur 254 de la figure 2 a Le détecteur 254 couple le signal de valeur nulle détecté à un modulateur 660 qui module le signal représentatif de l'amplitude sur un signal de fréquence de balise dans un transmetteur de balise 610 Ces balises sont communément utilisées sur des engins spatiaux en relation avec une antenne telle que

l'antenne 614 qui a un diagramme de rayonnement relati-

vement omni-directionnel de telle sorte que des signaux puissent être transmis (et/ou reçus) entre l'engin

spatial et la station au sol indépendamment de la posi-

tion de l'engin spatial Au niveau de la station au sol, un récepteur de balise distinct (non représenté) reçoit le signal de balise et le couple à un circuit logique de détection de valeur nulle tel que le circuit

270 de la figure 2 b.

Lors du fonctionnement de l'agencement de la figure 6, le signal au niveau du port de différence 248 du combineur hybride 242 est détecté de manière continue dans le détecteur 254 pour former un signal représentatif de l'amplitude qui est modulé ( 660) en vue de sa transmission par le transmetteur de balise 610 et par l'antenne 614 sur une voie en visibilité directe 15 a jusqu'à la station au sol Au niveau de la station au sol, le signal reçu est démodulé pour former un signal représentatif de l'amplitude de bande de base Le signal représentatif de l'amplitude est périodiquement échantillonné selon les nécessités de la logique de la figure 4 Les signaux de commande30 résultants sont modulés sur une fréquence de porteuse de liaison montante comme dans le bloc 272 de la figure 2 a et sont transmis sur la voie de transmission 15 selon une fréquence de liaison montante jusqu'à l'antenne 14 de la figure 6 Les signaux de commande35 modulés sont couplés par le circulateur 652 au multiplexeur par répartition en fréquence 613 qui sépare les signaux de commande modulés et les applique au système de commande et de télémesure 662 Le système de commande et de télémesure 662 démodule le signal de commande modulé afin de restaurer le signal de commande de bande de base qui est appliqué au port d'entrée de commande 259 du déphaseur 258 en vue d'une commande

telle que décrite en relation avec la figure 4.

La figure 7 représente un système selon la présente invention dans lequel un séparateur de phase à 0 et un combineur de phase à O sont utilisés Sur la figure 7, un signal qui doit être amplifié est appliqué au moyen d'un port d'entrée 710 à un séparateur d'amplitude à O' 714 Un simple séparateur à O o peut

être constitué par exemple par un séparateur résistif.

La phase du signal appliqué est de O et elle est représentée par une flèche 712 Les deux signaux

d'égales amplitudes au niveau de la sortie du sépara-

teur 714 ont une phase à O indiquée par des flèches 716 et 718 Chacun des signaux séparés passe au travers de voies d'amplification respectives 720, 722 et les signaux amplifiés résultants ont des phases relatives de zéro degré qui sont indiquées par des flèches 724 et 726 Les signaux amplifiés sont appliqués à un combineur de puissance en phase indiqué en 700 qui inclut un combineur de puissance hybride à 90 et à 3 d B 728 similaire au combineur 242 de la figure 2 a Le combineur 728 produit une sortie de somme au niveau de son port de sortie 730 lorsque la phase du signal appliqué a son port d'entrée 732 est en retard de phase de 900 par rapport à la phase du signal appliqué au port d'entrée Le combineur en phase 700 inclut en outre une ligne de retard 736 qui effectue un retard de 90 au niveau de la fréquence concernée de telle sorte que le signal à O' 726 au niveau de la sortie de la voie 722 soit décalé de 90 par rapport au signal 724. Ainsi, l'ajout d'un simple dispositif de retard ou déphaseur peut transformer un combineur de puissance à

900 en un combineur de puissance à 0 .

La figure 8 représente un déphaseur RF analogique qui peut être utilisé en tant que déphaseur 258 des figures 2 a, 5 ou 6 pour autant qu'un convertisseur

numérique/analogique soit disponible afin de trans-

former si nécessaire un signal de commande numérique en un signal de commande analogique Sur la figure 8, le signal RF qui doit être déphasé arrive depuis le séparateur 222 en un port 810 d'un circulateur 812 Le circulateur 812 fait circuler le signal RF jusqu'à un port 814 o il sort et il est appliqué au travers d'un condensateur d'arrêt de courant continu 816 à une diode à capacité variable 818 La diode 818 est polarisée par une commande de tension directe commandable appliquée à ses bornes depuis le port d'entrée commandable 259 au moyen d'un élément d'isolation RF représenté en temps qu'inducteur 820 En fonction de la fréquence de fonctionnement, l'inducteur 820 peut être mis en oeuvre en tant que solénoïde, si possible chargé au moyen d'un matériau magnétique, ou en tant que section d'une ligne de transmission d'impédance élevée La diode 818 réfléchit le signal RF avec un déphasage commandé par la polarisation Le signal RF réfléchi re-entre au niveau du port 814 du circulateur 812 et il est circulé jusqu'au port de sortie 822 pour se propager en

direction du combineur 248.

D'autres modes de réalisation de l'invention apparaîtront à l'évidence à l'homme de l'art Par exemple, les voies de signal 232, 234 des figures 2, 5 ou 6 qui s'étendent entre le séparateur de puissance et le combineur de puissance peuvent inclure d'autres éléments tels que des égaliseurs ou linéariseurs de pré-distorsion, des correcteurs d'amplitude, des injecteurs ou suppresseurs de signal pilote et analogue Chaque satellite peut inclure bon nombre

d'amplificateurs mis en parallèle pour traiter plu-

sieurs canaux Le signal de sortie combiné qui provient d'un agencement d'amplificateurs mis en parallèle peut être combiné avec un autre signal de sortie combinée afin de produire un signal de sortie de puissance encore plus élevé Si le détecteur 254 de la figure 2 a assure une correspondance d'impédance au niveau du port de sortie 248 du combineur de puissance 242, il est possible de se passer de la résistance de terminaison 246 Bien que le séparateur de puissance ait été décrit comme produisant des signaux nominalement d'égales amplitudes, l'homme de l'art sait que les signaux ont besoin d'être équilibrés seulement au niveau des entrées des amplificateurs si les amplificateurs ont des gains égaux et qu'ils peuvent même être déséquilibrés au niveau des entrées des amplificateurs afin d'effectuer une compensation de gains inégaux des amplificateurs Bien qu'un signal de commande à quatre bits ait été décrit, des incréments de phase plus petits peuvent être obtenus en utilisant un nombre plus grand de bits Par ailleurs, une commande manuelle peut

être utilisée en lieu et place de la commande automatique qui a été décrite.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1 Agencement d'amplificateurs mis en parallè-

le, cet agencement étant caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen de séparation de signal ( 222) incluant un port d'entrée ( 220) adapté pour être couplé à une source ( 210) d'un signal qui doit être amplifié et incluant également des premier et second ports de sortie ( 228, 230) au niveau desquels des signaux séparés nominalement d'égales amplitudes sont générés 1 o en réponse audit signal qui doit être amplifié; un moyen de combinaison de puissance hybride ( 242) incluant des premier et second ports d'entrée ( 240, 244), un port de sortie de somme ( 250) adapté pour être couplé à un moyen d'utilisation et un port de sortie de différence ( 248) pour sommer ensemble les

composantes en quadrature de phase des signaux appli-

qués auxdits premier et second ports d'entrée ( 240, 244) dudit moyen de combinaison ( 242) pour générer un signal combiné au niveau dudit port de sortie de somme ( 250) afin de l'appliquer audit moyen d'utilisation et pour coupler audit port de sortie de différence ( 248) un signal de différence qui représente les composantes en phase desdits signaux appliqués auxdits premier et second ports d'entrée ( 240, 244) dudit moyen de combinaison ( 242); des première et seconde voies d'amplification ( 232, 234), ladite première voie d'amplification ( 232) s'étendant entre ledit premier port de sortie ( 228) dudit moyen de séparation ( 222) et ledit premier port d'entrée ( 240) dudit moyen de combinaison ( 242), et ladite seconde voie d'amplification ( 234) s'étendant entre ledit second port de sortie ( 230) dudit moyen de séparation ( 222) et ledit second port d'entrée ( 244) dudit moyen de combinaison ( 242) pour amplifier lesdits signaux séparés afin de produire des signaux amplifiés et ainsi, lesdits signaux amplifiés sont combinés par ledit moyen de combinaison ( 242) afin de produire un signal amplifié combiné; un moyen de déphasage commandable ( 258) couplé dans au moins une desdites première et seconde voies d'amplification ( 232, 234), ledit moyen de déphasage commandable ( 258) incluant un port d'entrée de commande ( 259) pour déphaser des signaux dans au moins une desdites première et seconde voies d'amplification ( 232, 234) par rapport à l'autre sous la commande d'un signal de commande appliqué audit port d'entrée de commande ( 259); et un moyen de commande couplé audit port de sortie de différence ( 248) dudit moyen de combinaison ( 242) pour détecter l'amplitude dudit signal de différence afin de produire un signal représentatif de l'amplitude et pour, en réponse audit signal représentatif de l'amplitude, générer et appliquer audit port d'entrée de commande ( 259) dudit moyen de déphasage ( 258) un signal de commande en retour pour ainsi tendre à

maintenir lesdits signaux amplifiés proches d'une con-

dition de quadrature de phase pour ainsi tendre à

maximiser ledit signal amplifié combiné.

2 Agencement selon la revendication 1, carac- térisé en ce que ledit moyen de commande comprend un

moyen de détection de valeur nulle en amplitude ( 520).

3 Agencement selon la revendication 1, carac- térisé en ce que ledit moyen de commande comprend: un premier moyen de modulation ( 660) couplé audit port de sortie de différence ( 248) dudit moyen de combinaison ( 242) pour moduler une porteuse avec ledit signal représentatif de l'amplitude afin de produire une première porteuse modulée; un moyen d'antenne ( 614) couplé audit premier moyen de modulation ( 660) pour irradier ladite première porteuse modulée afin de produire un signal irradié dirigé selon une voie ( 15) en direction d'une station à distance; et un moyen de réception et de commande localisé au niveau de ladite station à distance pour recevoir ledit signal irradié et pour répondre au signal représentatif de l'amplitude qui lui est associé afin de générer ledit signal de commande et pour coupler ledit signal de commande audit port d'entrée de commande ( 259) dudit

moyen de déphasage ( 258).

4 Agencement selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un second moyen de modulation ( 272) localisé en ledit emplacement à distance ( 18) et couplé pour recevoir ledit signal de commande et pour moduler ledit signal de commande sur un signal de porteuse selon une fréquence sélectionnée afin de produire un second signal modulé; un moyen de transmission ( 266) couplé audit second moyen de modulation pour transmettre ledit second signal modulé en retour le long de ladite voie ( 15) en direction dudit agencement d'amplificateurs mis en parallèle; un second moyen de réception ( 262) couplé audit moyen de déphasage ( 258) pour recevoir ledit second signal modulé, pour démoduler ledit second signal modulé, pour restaurer ledit signal de commande et pour appliquer ledit signal de commande audit port d'entrée de commande ( 259) dudit moyen de déphasage ( 258).

5 Agencement selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit moyen de réception et de commande ( 266) comprend un moyen logique ( 270) pour modifier de manière récurrente ledit signal de commande au voisinage d'une valeur qui fait que ledit moyen de déphasage ( 258) effectue un déphasage d'une manière qui maintient ledit signal de différence proche de sa valeur minimale.

6 Agencement selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen logique ( 270) inclut une boucle logique et en ce que ladite boucle logique inclut un moyen de retard ( 412) qui a un retard qui excède le temps de transmission aller-retour entre ledit emplacement dudit agencement d'amplificateurs mis

en parallèle et ledit emplacement à distance.

7 Procédé pour amplifier des signaux destinés à être amplifiés, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: séparation desdits signaux qui doivent être

amplifiés en des première et seconde parties nominale-

ment d'égales amplitudes pour ainsi générer des premier et second signaux séparés; passage desdits premier et second signaux séparés au travers de première et seconde voies d'amplification ( 232, 234) respectives pour ainsi générer des premier et second signaux amplifiés respectifs; application desdits premier et second signaux amplifiés à desdits premier et second ports d'entrée ( 240, 244) respectifs d'un combineur de puissance hybride ( 242), ce combineur de puissance hybride ( 242) incluant aussi un port de sortie de somme ( 250) au niveau duquel les composantes en quadrature de phase

desdits premier et second signaux sont sommées afin de produire un signal amplifié combiné et incluant égale-

ment un port de sortie de différence ( 248) au niveau duquel une composante est générée, cette composante représentant la composante en phase;

détection de l'amplitude dudit signal de dif fé-

rence au niveau dudit port de sortie de différence

( 248);

génération d'un signal de commande de phase en réponse à ladite amplitude dudit signal de différence; et commande des phases relatives desdits premier et second signaux amplifiés en réponse audit signal de commande de phase d'une manière qui tende à maximiser

ledit signal amplifié combiné.

8 Procédé selon la revendication 7, carac-

térisé en ce que lesdites première et seconde voies d'amplification ( 232, 234) sont localisées sur un satellite ( 10) en orbite par rapport à un astre ( 8) et en ce qu'il comprend en outre l'étape de transmission

dudit signal de différence audit astre ( 8).

9 Procédé selon la revendication 8, carac-

térisé en ce que ladite étape de génération dudit signal de commande de phase est effectuée sur ledit astre ( 8) et en ce qu'il comprend en outre l'étape de transmission dudit signal de commande de base audit

satellite ( 10).