FR2776145A1 - Signal transmission system for satellite broadcast signals relayed within building - Google Patents
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Abstract
Description
-I-I
SYSTEME ET PROCEDE DE TRANSMISSION DE SIGNAUX SYSTEM AND METHOD FOR TRANSMITTING SIGNALS
L'invention concerne un système et un procédé de transmission de signaux point-multipoints. Elle concerne plus particulièrement la transmission de services vidéo pour des usagers localisés dans un environnement proche de la source de transmission des services, étant entendu que le terme "usager" est pris ici au sens large d'utilisateur de services. Des systèmes de transmission de ce type peuvent être utilisés pour l'exploitation de services numériques et/ou analogiques à partir de liaisons satellite à des fins d'applications domestiques. Il s'agit de liaisons point-multipoints, le signal étant reçu par une antenne de réception, The present invention relates to a system and method for transmitting point-to-multipoint signals. It relates more particularly to the transmission of video services for users located in an environment close to the source of transmission of services, it being understood that the term "user" is taken here in the broad sense of user services. Such transmission systems can be used for operating digital and / or analog services from satellite links for home applications. These are point-to-multipoint links, the signal being received by a receiving antenna,
généralement située sur le toit d'un immeuble, avant distribution. usually located on the roof of a building, before distribution.
On peut prendre comme exemple un système de transmission aérienne dans un bâtiment d'un signal reçu dans une bande de fréquence donnée, comprenant un circuit de transposition de fréquence qui réalise une conversion de fréquence du signal reçu de l'antenne satellite, l'antenne d'émission et les antennes usagers étant placées à l'extérieur An example of an aerial transmission system in a building of a signal received in a given frequency band, including a frequency transposition circuit which performs a frequency conversion of the signal received from the satellite antenna, the antenna emission and the user antennas being placed outside
du bâtiment.of the building.
La transmission est réalisée après une transposition en fréquence de l'ensemble de la bande satellite reçue dans une bande de fréquence différente. Les usagers disposent d'antennes de réception, en The transmission is carried out after a transposition in frequency of the whole of the satellite band received in a different frequency band. The users have reception antennas, in
général de petites dimensions.general of small dimensions.
Ce système a pour principal avantage de fournir une solution à This system has the main advantage of providing a solution to
faible coût pour la transmission de signaux satellites à des appartements. low cost for transmitting satellite signals to apartments.
Le dispositif de transmission, simple, car sans liaison filaire, est également discret et peu onéreux. Il est très peu encombrant pour l'usager, les antennes pouvant être de dimensions très réduites, de The transmission device, simple because without wire connection, is also discreet and inexpensive. It is very compact for the user, the antennas can be very small,
l'ordre de quelques centimètres.the order of a few centimeters.
Pour une transmission et une couverture optimales du bâtiment, I'antenne d'émission illuminant les antennes usagers devrait avoir une surface de rayonnement de coupe étroite dans le plan perpendiculaire à la facade principale du bâtiment pour éviter le plus possible les réflexions sur les parois de la façade, et de coupe large dans For optimum transmission and coverage of the building, the emission antenna illuminating the user antennas should have a narrow section of radiation in the plane perpendicular to the main facade of the building to minimize reflections on the walls of the building. the facade, and wide cut in
le plan parallèle à cette façade pour illuminer au maximum cette dernière. the plane parallel to this facade to illuminate the latter as much as possible.
Cependant, pour des produits soumis notamment à des exigences de faible encombrement et de fabrication à faible coût, la largeur du faisceau de l'antenne d'émission dans le plan parallèle à la However, for products subject in particular to low space requirements and low cost manufacturing, the beam width of the transmitting antenna in the plane parallel to the
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façade est limitée. Par conséquent, à partir d'une certaine largeur de bâtiment, une seule antenne d'émission ne peut plus couvrir tout le bâtiment. La figure 1 représente une solution possible pour illuminer une façade d'immeuble ne pouvant pas être illuminée par une seule antenne d'émission. L'ensemble 1 représente un immeuble constitué d'appartements 2. Une antenne satellite 3 apte à recevoir les signaux satellites est installée sur le toit de l'immeuble 1 et est couplée à un premier circuit de transposition de fréquence 4 dont la sortie est reliée à une antenne d'émission 5 et un second circuit de transposition de fréquence 6 dont la sortie est reliée à une antenne d'émission 7. Ces deux antennes d'émission 5, 7 sont agencées à la verticale d'une partie de la façade qui leur est propre, de manière à pouvoir recouvrir par facade is limited. Therefore, from a certain building width, a single transmitting antenna can no longer cover the entire building. Figure 1 shows a possible solution to illuminate a building facade can not be illuminated by a single transmitting antenna. The assembly 1 represents a building consisting of apartments 2. A satellite antenna 3 adapted to receive the satellite signals is installed on the roof of the building 1 and is coupled to a first frequency transposition circuit 4 whose output is connected to a transmitting antenna 5 and a second frequency transposition circuit 6 whose output is connected to a transmitting antenna 7. These two transmitting antennas 5, 7 are arranged vertically to a part of the facade their own, so that they can be covered by
superposition de leurs diagrammes de rayonnement respectifs la quasi- superimposition of their respective radiation patterns the near
totalité de la façade de l'immeuble 1. Les signaux émis par les antennes , 7 sont captés au niveau de chaque appartement 2 par une antenne réceptrice directive appelée dans la suite antenne usager 8 installée par the entire facade of the building 1. The signals emitted by the antennas, 7 are picked up at each apartment 2 by a receiving antenna directive called in the following antenna user 8 installed by
exemple sur la façade de l'immeuble 1 au niveau de l'appartement 2. example on the facade of the building 1 at the level of the apartment 2.
Pour une réception optimale des signaux, chaque antenne usager 8 a son diagramme de rayonnement orienté selon son emplacement sur la façade de l'immeuble 1 soit vers l'antenne 6 soit vers l'antenne 7 de manière à For optimum reception of the signals, each user antenna 8 has its radiation pattern oriented according to its location on the facade of the building 1 either towards the antenna 6 or towards the antenna 7 so as to
obtenir le maximum de gain en réception. get the maximum gain in reception.
Cependant, comme représenté sur la figure 1, dans cette configuration, des interférences entre les faisceaux adjacents 9, 10 des deux antennes d'émission 5, 7 surviennent. Le faisceau direct d'une antenne d'émission vers une antenne abonné 8 est représentée en trait plein alors que le faisceau interférent provenant d'un lobe secondaire de However, as shown in FIG. 1, in this configuration, interference between the adjacent beams 9, 10 of the two transmitting antennas 5, 7 occur. The direct beam from a transmitting antenna to a subscriber antenna 8 is represented in solid line while the interfering beam coming from a secondary lobe of
l'autre antenne d'émission est représenté en traits discontinus. the other transmitting antenna is shown in broken lines.
Le même problème se pose lors de la transmission à partir d'antennes d'émission de signaux à des antennes usagers dans le cadre d'un réseau cellulaire fixe notamment du type de celui d'un système de distribution multipoints multicanaux dit MMDS (Multi-point Multi-channel Distribution System en langue anglaise), d'un système de distribution local multipoints dit LMDS (Local Multi-point Distribution System en 3 5 langue anglaise) ou d'un système de distribution vidéo multipoints dit The same problem arises during the transmission from signal transmission antennas to user antennas in the context of a fixed cellular network, in particular of the type of a multichannel multi-point distribution system called MMDS (multi-channel). point Multi-channel Distribution System in English), a local multipoint distribution system called LMDS (Local Multi-point Distribution System in 3 5 English language) or a multipoint video distribution system said
MVDS (Multi-point Video Distribution System en langue anglaise). MVDS (Multi-point Video Distribution System in English).
Les solutions existantes à ce type de problème résident dans l'utilisation de polarisations orthogonales ( technique dite de diversité de Existing solutions to this type of problem lie in the use of orthogonal polarizations (so-called diversity technique).
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polarisation) ou de fréquences différentes pour les émissions respectives polarization) or different frequencies for the respective emissions
des antennes d'émission 5, 7.transmitting antennas 5, 7.
Or, généralement, tout le spectre de fréquence disponible est utilisé à l'émission par chacune des antennes 5, 7. De plus, le satellite pouvant émettre avec une bande passante de 2 GHz dans les deux polarisations, la voie de réception est souvent doublée pour recevoir les signaux satellites dans les deux polarisations, pouvant rendre nécessaires des antennes d'émission 5, 7 et usagers 8 à double polarisation. Par conséquent, les solutions exposées ci-dessus, du fait qu'elles impliquent une diminution de la capacité de transmission des antennes d'émission 5, 7 et abonnés 8, peuvent empêcher la compatibilité avec la capacité de However, generally, the entire available frequency spectrum is used for transmission by each of the antennas 5, 7. Moreover, since the satellite can transmit with a bandwidth of 2 GHz in both polarizations, the reception channel is often doubled to receive the satellite signals in the two polarizations, which may require transmission antennas 5, 7 and users 8 double polarization. Therefore, the above-mentioned solutions, because they imply a reduction in the transmission capacity of the transmitting antennas 5, 7 and subscribers 8, can prevent compatibility with the transmission capability.
transmission satellite.satellite transmission.
L'invention remédie aux inconvénients précités. The invention overcomes the aforementioned drawbacks.
L'invention a pour objet un système de transmission de signaux comprenant au moins une première et une seconde antennes d'émission, des antennes de réception d'usager étant placées dans une zone située entre lesdites antennes d'émission, caractérisé en ce que les antennes usager sont directives et sont orientées chacune vers l'une parmi lesdites au moins deux antennes d'émission, en ce que la première et la seconde antennes d'émission émettent en sens opposés sur ladite zone à la même fréquence en étant alimentées avec un même signal, la première et la seconde antennes d'émission étant décalées perpendiculairement par The subject of the invention is a signal transmission system comprising at least a first and a second transmitting antenna, user receiving antennas being placed in a zone situated between said transmitting antennas, characterized in that the user antennas are directed and are each directed towards one of said at least two transmitting antennas, in that the first and the second transmitting antennas emit in opposite directions on said area at the same frequency while being powered with a same signal, the first and the second transmitting antennas being offset perpendicularly by
rapport à leur direction d'émission. report to their issuing management.
Ainsi, grâce à l'inversion de 180 de la direction d'éclairement de la seconde antenne d'émission par rapport à la direction d'éclairement de la première antenne d'émission et sachant que les antennes usager sont orientées chacune vers l'une des antennes d'émission, chaque antenne usager est isolé angulairement de l'influence du lobe principal du faisceau de l'antenne d'émission vers laquelle ladite antenne usager n'est pas orientée. La solution apportée par l'invention permet d'élargir la couverture du système de transmission sans subir de réduction de capacité du système par division spectrale ou par diversité de polarisation, la seconde antenne d'émission réutilisant la bande de fréquence de la première antenne. De surcroît, le système tel qu'agencé permet d'éviter les interférences survenant dans les systèmes de Thus, by virtue of the 180 inversion of the illumination direction of the second transmitting antenna with respect to the illumination direction of the first transmitting antenna and knowing that the user antennas are each directed towards the first transmit antennas, each user antenna is angularly isolated from the influence of the main lobe of the beam of the transmitting antenna towards which said user antenna is not oriented. The solution provided by the invention makes it possible to widen the coverage of the transmission system without undergoing a reduction in the capacity of the system by spectral division or polarization diversity, the second transmitting antenna reusing the frequency band of the first antenna. In addition, the system as arranged avoids interference in
transmission de l'art antérieur.transmission of the prior art.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le système comporte une antenne de réception des signaux émis par la première antenne d'émission, les signaux ainsi reçus étant transmis par des According to one embodiment of the invention, the system comprises an antenna for receiving the signals transmitted by the first transmitting antenna, the signals thus received being transmitted by
moyens de transmission à au moins la seconde antenne d'émission. transmission means to at least the second transmitting antenna.
Avantageusement, pour une restitution optimale des signaux, Advantageously, for optimal restitution of the signals,
lesdits moyens de transmission comportent un répéteur. said transmission means comprise a repeater.
Selon un mode de réalisation, ledit répéteur comprend au moins un amplificateur faible bruit, un filtre passe-bande et un amplificateur de puissance. Selon un mode de réalisation, la première antenne d'émission est disposée sur un côté de la zone à couvrir par les antennes d'émission alors que la seconde antenne d'émission est disposée sur le côté opposé According to one embodiment, said repeater comprises at least one low-noise amplifier, a band-pass filter and a power amplifier. According to one embodiment, the first transmitting antenna is disposed on one side of the area to be covered by the transmitting antennas while the second transmitting antenna is disposed on the opposite side.
de celle-ci.of it.
Selon un mode de réalisation, ladite zone couverte par les According to one embodiment, said area covered by the
antennes d'émission est au moins une façade de bâtiment. Transmitting antennas is at least one building facade.
Préférentiellement, dans le cas d'une façade de bâtiment, la première antenne d'émission est disposée sur le toit du bâtiment alors Preferably, in the case of a building facade, the first transmitting antenna is disposed on the roof of the building while
que la seconde antenne collective est disposée au pied de celui-ci. that the second collective antenna is arranged at the foot of it.
Selon un autre mode de réalisation, ladite zone de transmission According to another embodiment, said transmission zone
est un réseau cellulaire fixe.is a fixed cellular network.
L'invention a également pour objet l'utilisation d'une antenne d'émission, caractérisée en ce qu'elle est mise en oeuvre dans un Another subject of the invention is the use of a transmitting antenna, characterized in that it is implemented in a
système de transmission de signaux tel que défini ci-dessus. signal transmission system as defined above.
L'invention a pour autre objet un procédé de transmission de signaux vers des antennes usagers situées sur une zone donnée, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - une étape de transmission de signaux entre une première antenne d'émission et des antennes usagers dans un bande de fréquence d'émission donnée, - une étape de réception desdits signaux par une antenne de réception et de transmission de ceux- ci à une seconde antenne d'émission, 3 5 - une étape d'émission desdits signaux dans ladite bande d'émission à partir de la seconde antenne d'émission, lesdites première et seconde antennes d'émission émettant sensiblement dans des directions opposées sur ladite zone à la même Another object of the invention is a method of transmitting signals to user antennas located on a given zone, characterized in that it comprises the following steps: a step of transmitting signals between a first transmitting antenna and antennas used in a given transmission frequency band, - a step of receiving said signals by an antenna for receiving and transmitting them to a second transmitting antenna, - a step of transmitting said signals in said transmitting band from the second transmitting antenna, said first and second transmitting antennas emitting substantially in opposite directions on said area at the same
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fréquence en étant alimentés avec un même signal, la première et la seconde antennes d'émission étant décalées perpendiculairement par frequency by being fed with the same signal, the first and the second transmitting antennas being offset perpendicularly by
rapport à leur direction d'émission. report to their issuing management.
Avantageusement, pour augmenter la directivité de la première antenne d'émission, le procédé ci-dessus comporte comme étape préliminaire une étape de conversion des signaux dans une bande de Advantageously, in order to increase the directivity of the first transmitting antenna, the above method comprises, as a preliminary step, a step of converting the signals in a band of
fréquence plus haute.higher frequency.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention Other features and advantages of the present invention
ressortiront de la description des modes de réalisation qui vont suivre, will emerge from the description of the embodiments that follow,
pris à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux figures annexées dans lesquelles: - la figure 1 représente un système de transmission de signaux dans un immeuble, - la figure 2 représente un système de transmission de signaux dans un immeuble selon un mode de réalisation de l'invention, - La figure 3 représente un circuit de transposition de fréquence exploité par le système de transmission selon l'invention - La figure 4 représente un répéteur selon l'invention, - les figures 5.a et 5.b représentent respectivement une première et une seconde antennes d'émission selon des modes de réalisation de l'invention, - la figure 6 représente une antenne usager selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 7 représente un autre mode de réalisation du taken as non-limiting examples, with reference to the appended figures in which: FIG. 1 represents a system for transmitting signals in a building; FIG. 2 represents a system for transmitting signals in a building according to a method of embodiment of the invention; FIG. 3 represents a frequency transposition circuit operated by the transmission system according to the invention; FIG. 4 represents a repeater according to the invention; FIGS. 5a and 5b represent respectively a first and a second transmitting antennas according to embodiments of the invention, - Figure 6 represents a user antenna according to one embodiment of the invention, - Figure 7 represents another embodiment of the invention.
système selon l'invention dans un réseau cellulaire fixe. system according to the invention in a fixed cellular network.
La figure 2 représente un système de transmission de signaux Figure 2 shows a signal transmission system
dans un immeuble 1' selon un mode de réalisation de l'invention. in a building 1 'according to one embodiment of the invention.
L'immeuble 1' est constitué d'appartements 2'. Une antenne satellite 3' apte à recevoir les signaux satellites est installée sur le toit de l'immeuble 1' et est couplée à un circuit de transposition de fréquence 4' Building 1 'consists of 2' apartments. A satellite antenna 3 'able to receive the satellite signals is installed on the roof of the building 1' and is coupled to a frequency transposition circuit 4 '
dont la sortie est reliée à une antenne d'émission 5'. whose output is connected to a transmitting antenna 5 '.
La figure 3 donne une description schématique du circuit de Figure 3 gives a schematic description of the circuit of
transposition de fréquence 4' exploité par le système de transmission frequency transposition 4 'operated by the transmission system
selon l'invention.according to the invention.
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Les signaux reçus du satellite par l'antenne satellite 3' sont convertis par l'intermédiaire d'un bloc convertisseur faible bruit 22 (généralement solidaire et partie intégrante de l'antenne) ou LNB ("Low Noise Block" en langue anglaise). Ces signaux sont ensuite transmis à s l'entrée du circuit de transposition de fréquence 4' qui est la première entrée d'un mélangeur 23, la deuxième entrée de ce mélangeur étant alimentée par un oscillateur local 24. La sortie du mélangeur 23 est reliée, par l'intermédiaire d'un filtre passe-bande 25, à une première entrée d'un deuxième mélangeur 26 dont la deuxième entrée provient d'un deuxième oscillateur local 27. La sortie du mélangeur26 est reliée à un amplificateur de puissance 28 qui transmet le signal amplifié vers l'antenne d'émission 5'. La sortie de l'amplificateur de puissance 28 est The signals received from the satellite by the satellite antenna 3 'are converted via a low noise converter block 22 (generally integral and part of the antenna) or LNB ("Low Noise Block" in English). These signals are then transmitted to the input of the frequency transposition circuit 4 'which is the first input of a mixer 23, the second input of this mixer being supplied by a local oscillator 24. The output of the mixer 23 is connected. , via a band-pass filter 25, to a first input of a second mixer 26 whose second input comes from a second local oscillator 27. The output of the mixer 26 is connected to a power amplifier 28 which transmits the amplified signal to the transmitting antenna 5 '. The output of the power amplifier 28 is
la sortie du circuit de transposition de fréquence 4'. the output of the frequency transposition circuit 4 '.
Selon un mode de réalisation, le signal reçu par l'antenne 3', par exemple dans la bande de fréquence [ 10,7 Ghz-12,7 Ghz l, est converti une première fois dans la bande de fréquence intermédiaire [ 950 According to one embodiment, the signal received by the antenna 3 ', for example in the frequency band [10.7 Ghz-12.7 Ghz l, is converted a first time in the intermediate frequency band [950
Mhz-2150 Mhz] par l'intermédiaire du bloc convertisseur faible bruit 22. Mhz-2150 Mhz] via the low noise converter block 22.
Grâce au mélangeur 23, I'oscillateur local 24 lui fournissant, sur sa deuxième entrée, un signal à la fréquence de 11 Ghz, le signal est converti une seconde fois autour de la fréquence de 12 Ghz. Le signal à la fréquence intermédiaire ainsi obtenu est ensuite filtré grâce au filtre 25 qui élimine la fréquence image, puis transmis à un deuxième mélangeur 26. Ce mélangeur 26 reçoit sur la deuxième entrée, le signal de l'oscillateur local 27 à la fréquence de 27,5 Ghz pour convertir le signal 2D incident dans la bande de fréquence [ 40,5 GHz - 42,5 Ghz]. C'est ce signal qui est amplifié par l'amplificateur 28 pour alimenter l'antenne 5' avec une puissance suffisante pour être capté par l'ensemble des Thanks to the mixer 23, the local oscillator 24 providing it, on its second input, a signal at the frequency of 11 Ghz, the signal is converted a second time around the frequency of 12 Ghz. The signal at the intermediate frequency thus obtained is then filtered thanks to the filter 25 which eliminates the image frequency, then transmitted to a second mixer 26. This mixer 26 receives on the second input, the signal of the local oscillator 27 at the frequency of 27.5 Ghz to convert the incident 2D signal in the frequency band [40.5 GHz - 42.5 Ghz]. It is this signal that is amplified by the amplifier 28 to power the antenna 5 'with sufficient power to be picked up by all the
abonnés de l'immeuble.subscribers of the building.
La puissance transmise au niveau des aériens pourra être limitée à une valeur prédefinie pour permettre un choix des fréquences si les normes et réglementations d'utilisation de fréquences du spectre radioélectrique autorisent l'utilisation libre de fréquences pour des puissances inférieures à des valeurs spécifiées, lorsque de telles normes The power transmitted at the air level may be limited to a predefined value to allow a choice of frequencies if the standards and regulations for use of frequencies of the radio spectrum allow the free use of frequencies for powers lower than specified values, when such standards
et autorisations existent.and permissions exist.
Les signaux émis par l'antenne 5' sont captés au niveau de chaque appartement 2' par une antenne usager 8' qui est une antenne réceptrice directive installée par exemple sur la façade de l'immeuble 1' The signals emitted by the antenna 5 'are picked up at each apartment 2' by a user antenna 8 'which is a directional receiving antenna installed for example on the facade of the building 1'
au niveau de l'appartement 2'.at the level of the apartment 2 '.
Une antenne de réception 12 est placée au pied de l'immeuble 1', en visà-vis de l'antenne 5' et dans le champ du diagramme de rayonnement de celle-ci, de préférence dans la direction du maximum de puissance du diagramme de rayonnement de l'antenne 5'. Les signaux que cette dernière capte sont transmis à un répéteur 13 dont les signaux de sortie sont délivrés à une antenne d'émission 14. Cette antenne 14 émet en direction de l'immeuble 1', dans la direction opposée à celle de l'antenne 5' pour pouvoir illuminer au moins la partie complémentaire de l'immeuble 1' par rapport à celle déjà illuminée par l'antenne 5'. Chaque antenne usager 8 est disposée de manière à ce que son diagramme de rayonnement soit orienté soit vers l'antenne 5 soit vers l'antenne 14. De cette sorte, les antennes usagers 8 captent pleinement les faisceaux 9 et A receiving antenna 12 is placed at the foot of the building 1 ', facing the antenna 5' and in the field of the radiation pattern thereof, preferably in the direction of the maximum power of the diagram. of radiation of the antenna 5 '. The signals that the latter receives are transmitted to a repeater 13 whose output signals are delivered to a transmitting antenna 14. This antenna 14 transmits towards the building 1 ', in the direction opposite to that of the antenna 5 'to be able to illuminate at least the complementary part of the building 1' compared to that already illuminated by the antenna 5 '. Each user antenna 8 is arranged in such a way that its radiation pattern is oriented either towards the antenna 5 or towards the antenna 14. In this way, the user antennas 8 fully capture the beams 9 and
les faisceaux 10 n'interfèrent pas avec ces derniers. the beams 10 do not interfere with these.
La figure 4 représente le répéteur 13 selon un mode de réalisation de l'invention. L'antenne 12 est reliée à l'entrée du répéteur 13 par l'entrée d'un amplificateur faible bruit 15 ("Low Noise Amplifier" en langue anglaise) dont les signaux de sortie sont filtrés par un filtre passe-bande 16 centré sur la fréquence d'émission de la porteuse. Les signaux ainsi filtrés à la sortie du filtre 16 sont amplifiés par un amplificateur de puissance 17 pour être de nouveau filtrés sur la fréquence d'émission par un filtre passe-bande 18 dont la sortie correspond à la sortie du répéteur 13 et est reliée à l'antenne d'émission 14. Selon une variante non représentée du répéteur 13, celui- ci comporte en plus de la structure précédemment décrite et illustrée sur la figure 3 un circuit de démodulation de signaux suivi d'un circuit de régénération de porteuse dont les signaux de sortie sont modulés par un FIG. 4 represents the repeater 13 according to one embodiment of the invention. The antenna 12 is connected to the input of the repeater 13 by the input of a low noise amplifier 15 ("Low Noise Amplifier" in English) whose output signals are filtered by a bandpass filter 16 centered on the transmission frequency of the carrier. The signals thus filtered at the output of the filter 16 are amplified by a power amplifier 17 to be filtered again on the transmission frequency by a bandpass filter 18 whose output corresponds to the output of the repeater 13 and is connected to the transmission antenna 14. According to a not shown variant of the repeater 13, the latter comprises, in addition to the structure previously described and illustrated in FIG. 3, a signal demodulation circuit followed by a carrier regeneration circuit of which the output signals are modulated by a
circuit de modulation connu en soi.modulation circuit known per se.
Les figures 5.a et 5.b représentent respectivement des o antennes d'émission 5', 14 selon deux modes de réalisation de l'invention, alors que la figure 6 représente une antenne usager 8' selon un mode de réalisation de l'invention. La technologie choisie pour les antennes d'émission 5', 14 et les antennes usagers 8' est celle des antennes réseaux à microrubans ("microstrip printed array antennas" en langue anglaise) grâce à leurs petites dimensions, leur poids peu important, leur facilité d'intégration dans d'autres circuits de réception/émission et leur haute flexibilité pour synthétiser les modèles de rayonnement de formes différentes. Un substrat microondes, de FIGS. 5a and 5b respectively represent transmitting antennas 5 ', 14 according to two embodiments of the invention, whereas FIG. 6 represents a user antenna 8' according to one embodiment of the invention. invention. The technology chosen for the transmitting antennas 5 ', 14 and the user antennas 8' is that of the microstrip printed array antennas in the English language thanks to their small dimensions, their small weight, their ease integration into other reception / transmission circuits and their high flexibility to synthesize radiation models of different shapes. A microwave substrate,
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permitivité diélectrique de 2,6 et de hauteur de 0,8 cm par exemple, dielectric permitivity of 2.6 and height of 0.8 cm for example,
pourrait convenir à la réalisation de telles antennes 5', 8', 14. could be suitable for producing such antennas 5 ', 8', 14.
Sur la figure 5.a est illustrée l'antenne d'émission 5' comportant un réseau linéaire de N pastilles carrées reliées entre elles ( N étant égal à 20 dans le cas présent), ce réseau fournissant un faisceau de rayonnement large dans le plan parallèle à la façade de l'immeuble 1 pour illuminer au maximum cette dernière. La largeur du faisceau dans le plan parallèle à la façade est déterminée par la largeur du faisceau dans le plan H d'une seule pastille 19, à savoir le plan défini par la direction du rayonnement ( c'est à dire la perpendiculaire à la surface du réseau) et la direction du champ H. Dans cette définition du plan H, il est sous entendu que les champs rayonnés ont des polarisations linéaires, ce qui ne pourra constituer une limitation dans la portée de la présente invention. La largeur du faisceau dans le plan perpendiculaire à ladite façade est quant à elle déterminée par le nombre N de pastilles 19. Pour les paramètres de substrat définis ci- dessus, la largeur de faisceau dans le plan parallèle à la façade est telle que l'on obtient un angle à 3dB dans ce dernier plan de 83 , tandis que l'on obtient, dans le plan perpendiculaire à ladite façade, un angle à 3 dB de 3,7 . Le gain de FIG. 5.a illustrates the transmission antenna 5 'comprising a linear array of N square pellets interconnected (N being equal to 20 in the present case), this network providing a beam of radiation broad in the plane parallel to the facade of building 1 to illuminate the latter as much as possible. The width of the beam in the plane parallel to the facade is determined by the width of the beam in the plane H of a single pellet 19, namely the plane defined by the direction of the radiation (that is to say the perpendicular to the surface of the network) and the direction of the field H. In this definition of the plane H, it is understood that the radiated fields have linear polarizations, which can not be a limitation within the scope of the present invention. The width of the beam in the plane perpendicular to said facade is in turn determined by the number N of pellets 19. For the substrate parameters defined above, the beam width in the plane parallel to the facade is such that the an angle of 3dB is obtained in the latter plane of 83, while in the plane perpendicular to said facade, a 3 dB angle of 3.7 is obtained. The gain of
lI'antenne d'émission 5 est à peu près de 20 dB. the transmission antenna 5 is approximately 20 dB.
Sur la figure 5.b est illustrée l'antenne d'émission 14 comportant un réseau de 2xN pastilles carrées. La largeur du faisceau dans le plan parallèle à la facade est déterminée par la largeur du faisceau dans le plan H d'un couple de pastilles 1 9 alors que la largeur du faisceau dans le plan perpendiculaire à ladite façade est déterminée, comme précédemment, par le nombre N de pastilles 19. Pour les paramètres de substrat définis ci-dessus, la largeur de faisceau dans le plan parallèle à la facade est telle que l'on obtient un angle à 3dB dans ce dernier plan de , tandis que l'on obtient de même, dans le plan perpendiculaire à ladite façade, un angle à 3 dB de 3,7 . Le gain de l'antenne d'émission est à peu près de 22 dB. Le choix de la structure des deux antennes d'émission 5', 14 est effectué en tenant compte de la largeur de l'immeuble 1'. En effet, on remarque que la première antenne d'émission ' permet de couvrir une zone de couverture large, la seconde antenne d'émission 14 devant couvrir une zone plus restreinte. L'homme de l'art sait que l'angle à 3dB dans un plan défini par une coupe de la surface de rayonnement selon la largeur I de l'antenne est proportionnel au rapport In FIG. 5.b is illustrated the transmission antenna 14 comprising an array of 2xN square pellets. The width of the beam in the plane parallel to the facade is determined by the width of the beam in the plane H of a pair of pellets 19 while the width of the beam in the plane perpendicular to said facade is determined, as previously, by the number N of pellets 19. For the substrate parameters defined above, the beam width in the plane parallel to the facade is such that an angle is obtained at 3dB in the latter plane of, while similarly, in the plane perpendicular to said facade, a 3 dB angle of 3.7. The gain of the transmitting antenna is approximately 22 dB. The choice of the structure of the two transmitting antennas 5 ', 14 is made taking into account the width of the building 1'. Indeed, it is noted that the first transmitting antenna 'can cover a wide coverage area, the second transmitting antenna 14 to cover a more restricted area. Those skilled in the art know that the angle at 3dB in a plane defined by a section of the radiation surface according to the width I of the antenna is proportional to the ratio
X/1 et que le gain G d'une antenne est proportionnel au rapport 4f-S/X2,. X / 1 and that the gain G of an antenna is proportional to the ratio 4f-S / X2 ,.
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représentant la longueur d'onde des ondes reçues ou transmises et S la superficie de l'antenne définie dans le cas présent par le produit Lxl, L étant la deuxième dimension de l'antenne. Dans ce cas de figure, n'ayant pas besoin d'une couverture importante pour la seconde antenne d'émission, on augmente la largeur I de l'antenne d'émission 14, ce qui réduit l'angle à 3 dB dans le plan de la façade et donc la couverture de la seconde antenne d'émission 14 mais permet d'augmenter le gain de ladite antenne 14. Bien entendu, dans le cas d'un immeuble très large ou l'on a besoin d'une couverture maximale pour les antennes d'émission 5', 14, on prendra un réseau linéaire de N pastilles 19, ce qui permet une optimisation au niveau de la couverture de la combinaison des deux representing the wavelength of the waves received or transmitted and S the area of the antenna defined in this case by the product Lxl, L being the second dimension of the antenna. In this case, which does not require a large coverage for the second transmitting antenna, the width I of the transmitting antenna 14 is increased, which reduces the angle to 3 dB in the plane of the facade and therefore the coverage of the second transmitting antenna 14 but increases the gain of said antenna 14. Of course, in the case of a very large building or we need a maximum coverage for the transmit antennas 5 ', 14, we will take a linear network of N pellets 19, which allows an optimization at the coverage level of the combination of the two
antennes d'émission 5', 14.transmitting antennas 5 ', 14.
La figure 6 représente un mode de réalisation de l'antenne de FIG. 6 represents an embodiment of the antenna of
réception 8' formée d'une antenne réseau de 16x16 pastilles 19' carrées. receiving 8 'formed of a network antenna of 16x16 pellets 19' square.
Le gain d'une telle antenne est approximativement de 28 dB. A titre d'exemple, pour un immeuble d'une hauteur de lOOm, on pourra prendre des antennes de réception 8' d'une taille de 8cm sur 8cm et d'une épaisseur de 0,1cm, une première antenne d'émission 5' d'une longueur L de 10 cm sur une largeur I de 1 cm, et une seconde antenne d'émission 14 de longueur L de 10 cm et de largeur 1' de 1,5 cm. Il est évident que la technologie empruntée pour les antennes d'émission 5', 14 et de réception 8' n'est pas nécessairement une technologie imprimée mais peut utiliser des antennes en guide d'onde ou tout autre type d'antennes pouvant émettre respectivement recevoir des signaux. La figure 7 représente un réseau cellulaire fixe 20 couvrant des habitations 21. La première antenne d'émission 5' couvre une première zone géographique donnée. Placées en vis-à-vis de cette dernière antenne 5' et décalées selon la perpendiculaire à la direction de leur rayonnement, deux antennes de réception 12 captent les signaux envoyés par l'antenne ' et les transmettent respectivement aux répéteurs 13 qui permettent de fournir sans dégradation aux antennes d'émission 14 les signaux reçus par les antennes 12. Les antennes de réception 8' disposées en général sur le toit de l'habitation 21 sont orientées selon leur emplacement soit vers l'antenne 5' soit vers l'une des antennes d'émission 14. Ce système permet d'agrandir la zone de couverture en émission avec une technique de réutilisation de fréquence. Il est à noter que les antennes 14 doivent The gain of such an antenna is approximately 28 dB. For example, for a building with a height of 100m, we can take reception antennas 8 'of a size of 8cm by 8cm and a thickness of 0.1cm, a first transmitting antenna 5 with a length L of 10 cm over a width I of 1 cm, and a second transmitting antenna 14 of length L of 10 cm and width 1 'of 1.5 cm. It is obvious that the technology borrowed for the 5 ', 14' and the 8 'transmit antennas is not necessarily a printed technology but can use waveguide antennas or any other type of antenna capable of emitting respectively receive signals. FIG. 7 represents a fixed cellular network 20 covering dwellings 21. The first transmitting antenna 5 'covers a first given geographical area. Placed vis-à-vis the latter antenna 5 'and offset along the perpendicular to the direction of their radiation, two receiving antennas 12 pick up the signals sent by the antenna' and transmit respectively to the repeaters 13 which provide without degradation to the transmitting antennas 14 the signals received by the antennas 12. The receiving antennas 8 'disposed generally on the roof of the house 21 are oriented according to their location either towards the antenna 5' or towards one transmit antennas 14. This system makes it possible to enlarge the transmission coverage area with a frequency reuse technique. It should be noted that antennas 14 must
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être placées et leurs diagrammes de rayonnement doivent être configurés de manière à ce que ces derniers relatifs aux antennes 14 ne puissent se recouvrir. Le système de transmission de signaux selon l'invention fonctionne de la manière suivante: Les signaux satellites sont recçus au niveau de l'antenne satellite 3' et convertis dans une fréquence intermédiaire au niveau du premier convertisseur de fréquence à faible bruit 22. Les signaux ainsi l0 convertis sont avantageusement transmis au circuit de transposition de fréquence 4' qui transpose les signaux en un intervalle de fréquence plus haut, autour de 40 Ghz. Les signaux ainsi transposés en hautes fréquences sont envoyés vers l'antenne d'émission 5' qui se charge d'émettre lesdits signaux sur sa zone de couverture. L'antenne de réception 12 disposée en vis-à-vis de l'antenne 5' reçoit les signaux émis, les transmet au répéteur 13 qui filtre et amplifie sur la bande de be placed and their radiation patterns must be configured so that the latter relating to the antennas 14 can not overlap. The signal transmission system according to the invention operates as follows: The satellite signals are received at the satellite antenna 3 'and converted into an intermediate frequency at the first low-noise frequency converter 22. The signals Thus, the converts 10 are advantageously transmitted to the frequency transposition circuit 4 'which transposes the signals into a higher frequency range, around 40 Ghz. The signals thus transposed at high frequencies are sent to the transmitting antenna 5 'which is responsible for transmitting said signals over its coverage area. The receiving antenna 12 disposed opposite the antenna 5 'receives the transmitted signals, transmits them to the repeater 13 which filters and amplifies on the band of
fréquence d'émission et fournit les signaux à l'antenne d'émission 14. transmission frequency and provides the signals to the transmitting antenna 14.
Les signaux émis par l'antenne 14 permettent de compléter la zone de couverture de l'antenne 5'. Selon leur emplacement, les antennes de réception 8' qui sont choisies suffisamment directives sont orientées soit vers l'antenne 5' soit vers l'antenne 14. Si une antenne 8' est orientée vers l'antenne 5', alors le lobe principal de son faisceau de rayonnement pointe vers l'antenne 5', ce qui signifie que le faisceau émis par l'antenne 14 ne perturbe que des lobes secondaires de débordement pouvant être considérés comme négligeables. Le même principe est applicable pour les antennes 8' dirigées vers l'antenne 14. Les antennes 8' ne subissent ainsi aucune interférence entre les faisceaux respectifs des antennes 5', 14. Les antennes usagers 8' sont choisies de telle sorte qu'elles soient directives avec un lobe principal prépondérant et des lobes secondaires négligeables. Ainsi, les faisceaux des antennes 14 sont générés de manière à ce que chacun d'eux ait un gain suffisant dans sa zone de couverture pour acheminer le traffic et une réjection suffisante dans les autres zones pour éviter des brouillages inacceptables. La discrimination requise entre le signal utile et le signal brouilleur est obtenue en ménageant un espacement minimal donné entre les faisceaux des deux antennes 14. Cet espacement minimal est d'autant plus faible que l'angle The signals emitted by the antenna 14 make it possible to complete the coverage area of the antenna 5 '. Depending on their location, the receiving antennas 8 'which are chosen sufficiently directed are oriented either towards the antenna 5' or towards the antenna 14. If an antenna 8 'is oriented towards the antenna 5', then the main lobe of its beam of radiation points towards the antenna 5 ', which means that the beam emitted by the antenna 14 disturbs only secondary lobes of overflow which can be considered negligible. The same principle is applicable for the antennas 8 'directed towards the antenna 14. The antennas 8' thus do not undergo any interference between the respective beams of the antennas 5 ', 14. The user antennas 8' are chosen such that they are guidelines with a predominant main lobe and negligible side lobes. Thus, the beams of the antennas 14 are generated so that each of them has a sufficient gain in its coverage area to route the traffic and a sufficient rejection in the other areas to avoid unacceptable interference. The required discrimination between the wanted signal and the interfering signal is obtained by providing a given minimum spacing between the beams of the two antennas 14. This minimum spacing is even lower than the angle
d'ouverture des faisceaux des antennes 14 est faible. the opening of the beams of the antennas 14 is weak.
il 2776145 Bien entendu, I'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits dans la présente demande de brevet. Ainsi, le répéteur 13, les antennes d'émission 5', 14 et le circuit de transposition de fréquence 4' pourront être d'une structure différente de celles mentionnées ci-dessus dans la mesure o ils remplissent la fonction qui Of course, the invention is not limited to the embodiments described in this patent application. Thus, the repeater 13, the transmitting antennas 5 ', 14 and the frequency transposition circuit 4' may be of a structure different from those mentioned above in that they fulfill the function which
leur est respectivement assignée.assigned to them respectively.
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- 1998-03-13 FR FR9803101A patent/FR2776145B1/en not_active Expired - Fee Related
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Title |
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PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 095, no. 003 28 April 1995 (1995-04-28) * |
Also Published As
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