FR2903230A1 - Coupleur hyperfrequence en guide d'onde et dispositif de tests hyperfrequence utilisant un tel guide - Google Patents
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Abstract
Le coupleur comprend un premier composant (10) comportant un guide d'onde présentant au moins une ouverture et un deuxième composant (20) comportant un guide d'onde présentant au moins une ouverture, les ouvertures étant disposées en regards lorsque le deuxième composant (20) est monté sur le premier composant (10), le deuxième composant (20) étant démontable.Un dispositif de test selon l'invention comporte un ou plusieurs coupleurs. Dans un mode de réalisation particulier, les premiers composant (10) sont montés en série. Dans le cas d'un satellite en phase de vol, le premier composant d'un coupleur reste intégré dans les circuits hyperfréquence du satellite, le deuxième composant étant démonté.
Description
I Coupleur hyperfréquence en guide d'onde et dispositif de tests
hyperfréquence utilisant un tel guide La présente invention concerne un coupleur pour ondes hyperfréquence en guide d'onde. Elle concerne également un dispositif de tests de circuits hyperfréquence utilisant un tel coupleur. Elle s'applique notamment pour la réalisation de coupleurs et de montage pour tester les circuits hyperfréquence de satellites. Les satellites comportent des antennes d'émission et de réception hyperfréquence à destination de la Terre. Les ondes émises et reçues sont véhiculées depuis l'antenne par des circuits hyperfréquence, notamment en guide d'onde vers un répéteur. Un coupleur est nécessaire à l'entrée comme à la sortie du répéteur Une contrainte particulière des satellites est leur fiabilité de fonctionnement. Pour respecter cette fiabilité, les circuits hyperfréquence, comme d'autres circuits ou sous-ensembles, doivent être testés de façon exhaustive. En particulier ces tests doivent être effectués dès le début du montage jusqu'à la phase finale avant lancement, c'est-à-dire sur le site juste avant lancement. De nombreux points d'accès sont nécessaires pour réaliser tous les tests hyperfréquence programmés. Par ailleurs les circuits hyperfréquence comportent des répéteurs destinés notamment à amplifier le signal en puissance avec par exemple 110 dB de gain pour -60 dBm en entrée et + 50dBm en sortie, pour compenser les pertes en ligne. Ces répéteurs sont reliés à des sources d'antenne hyperfréquence par des guides d'onde appelés généralement feeders . Ces répéteurs doivent notamment être testés lorsqu'ils sont connectés aux feeders, eux-mêmes reliés aux sources des antennes hyperfréquence, en vue de prendre en compte l'influence de ces sources sur les répéteurs. Pour effectuer ces tests, les solutions connues utilisent des coupleurs de vol, c'est-à-dire des coupleurs qui sont par ailleurs utilisés en phase de vol du satellite.
Les coupleurs de tests en version vol présentent des difficultés d'implantations, notamment pour les problèmes suivants : - encombrement et poids ; - température des connecteurs hyperfréquence ; 2903230 2 -accessibilité des points de connexions. II existe aussi des difficultés pour réaliser les connexions hyperfréquence de test dans le cas de gros satellites ou de satellites à multisorties hyperfréquence. C'est le cas notamment d'un répéteur comportant une 5 centaine de sorties destinées à être connectées à autant de sources d'antennes d'émission et de réception. II n'existe pas non plus de tests probants des feeders disposés entre les répéteurs et les source d'antennes après démontage et remontage sans faire un test complet, par exemple du type connu CATR selon l'expression anglo-saxonne Compact Antenna Test Range . Il est par ailleurs nécessaire de réaliser une séquence d'assemblage, d'intégration et de test, séquence de test dite AIT, sans démontage des feeders après les tests de vibrations, d'où la nécessité d'utiliser des coupleurs de vol, ces derniers restant en place pour la phase de vol.
15 Plusieurs solutions sont connues pour effectuer tous ces tests. Une première solution utilise un coupleur total, ou plusieurs. Un coupleur total est un guide d'onde à section rectangulaire comportant une fenêtre taillée sur une face du guide et une écope plongeant dans cette fenêtre formant le couplage. En vol, la fenêtre doit être fermée de façon fiable. Un tel coupleur peut être utilisé en 20 réception mais il ne permet pas le passage de fortes puissances, en raison notamment de l'obturation partielle créée par l'écope. De plus, l'oubli de fermeture de la fenêtre, ou une mauvaise fermeture, a pour conséquence de graves dysfonctionnements. Une autre solution utilise un coupleur en croix normal. Un tel coupleur présente des limites d'utilisation et de performances, 25 notamment thermiques. A titre d'exemple, une puissance moyenne de l'ordre de 1500 watts passant à travers ce type de coupleur peut entraîner une température de fonctionnement de l'ordre de 200 C dans les connexions associées. Ces connexions ne supportent pas une telle température. Par ailleurs, les solutions connues utilisent des systèmes classiques de 30 brassage des câbles hyperfréquence qui sont lourds, encombrants et délicats à exploiter dans les systèmes multisorties, notamment du type 10x10 sorties. Les tests hyperfréquence sont aussi peu fiables pour détecter des problèmes de feeder après reconnexion, suite à la phase de test. Les tests effectués ne 2903230 3 sont pas suffisamment fiables pour détecter si la connexion est propre, bien faite et sans défaut. Enfin, les scénarios de tests AIT sans régression d'intégration imposent des coupleurs de tests de vol en entrée et en sortie, alors que pour certains 5 satellites, il est obligatoire d'enlever ces coupleurs car aucun ne tient les performances thermiques requises. Un but de l'invention est de pallier les inconvénients précités. A cet effet, l'invention a pour objet un coupleur pour ondes hyperfréquence comprenant 10 un premier composant comportant un guide d'onde présentant au moins une ouverture et un deuxième composant comportant un guide d'onde présentant au moins une ouverture, les ouvertures étant disposées en regards lorsque le deuxième composant est monté sur le premier composant, le deuxième composant étant démontable.
15 L'ouverture du premier composant est par exemple en forme de croix. La surface de l'ouverture du deuxième composant englobe par exemple la surface de l'ouverture du premier composant. Dans un mode de réalisation, le premier composant comporte à ses extrémités des interfaces permettant de se connecter avec d'autres éléments 20 fonctionnant avec des ondes hyperfréquence. Le deuxième composant peut comporter des prises pour des tests hyperfréquence. De préférence, le coupleur comporte des moyens pour fermer l'ouverture du premier composant lorsque le deuxième composant est démonté.
25 L'invention concerne également un dispositif de tests pour circuits hyperfréquence comportant au moins un coupleur tel que décrit précédemment, le premier composant d'un coupleur étant relié aux circuits hyperfréquence.
30 Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif comportant au moins deux coupleurs, les premiers composants des coupleurs sont connectés en série. Avantageusement, le premier composant d'un coupleur reste à demeure dans les circuits hyperfréquence en phase de fonctionnement, le deuxième 2903230 4 composant du coupleur étant démonté. Ces circuits hyperfréquence sont par exemple intégrés dans un satellite. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de 5 la description qui suit faite en regard de dessins annexés qui représentent : - la figure 1, un exemple de réalisation d'un coupleur hyperfréquence selon l'art antérieur ; - la figure 2, un exemple de réalisation d'un premier composant d'un coupleur selon l'invention ; 10 -la figure 3, un exemple de réalisation d'un deuxième composant d'un coupleur selon l'invention ; - la figure 4, un exemple de réalisation d'un dispositif de test selon l'invention.
15 La figure 1 présente un coupleur en croix selon l'art antérieur. Un tel coupleur est formé d'une seule pièce. II est composé d'éléments de guides d'onde à section rectangulaire 1, 2. Un guide principal 1 est relié à une première extrémité à une interface 3 qui se connecte à un répéteur non représenté. II est relié à son autre extrémité à une interface 4 qui se connecte à une 20 charge hyperfréquence de puissance ou à une antenne. Un guide secondaire 2 est brasé sur une face du guide principal 1 selon une direction perpendiculaire par un couplage en croix, des fenêtres en formes de croix étant communes aux deux guides. Une partie des ondes hyperfréquence 5, 6 issue d'une extrémité 3 ou d'une autre 4 est ainsi déviée dans le guide 25 secondaire 2. Ce guide secondaire est par exemple fermé à ses deux extrémités. Les sorties des ondes hyperfréquence se font par deux prises 7, 8 de type coaxial, une prise étant placée à chaque extrémité du guide secondaire 2, sur une des faces latérales.
30 La figure 2 illustre un exemple de réalisation d'un premier composant 10 d'un coupleur selon l'invention. Ce premier composant 10 peut être relié aux circuits hyperfréquence à tester, il comporte un guide d'onde à section rectangulaire 21 présentant au moins une ouverture 22 sur une face latérale 25. Cette ouverture 22 est par exemple en forme de croix. Une branche est orientée dans le sens longitudinal du guide 21 c'est-à-dire dans le sens de 2903230 5 propagation de l'onde hyperfréquence, l'autre branche est orientée perpendiculairement en travers. Il est également possible de prévoir un angle quelconque entre les deux guides. Les modes de propagation longitudinal et transversal peuvent ainsi 5 être transmis via cette ouverture 22. Des interfaces 23, 24 sont par exemple disposées aux extrémités du guide 21. Ces interfaces peuvent s'adapter à un répéteur ou à une charge hyperfréquence. Les extrémités peuvent aussi être par exemple équipées de pièces de jonction soudées directement sur le guide nu.
10 Selon l'invention, un deuxième composant démontable peut être fixé sur le guide d'onde 21 au niveau des ouvertures 22. Ce deuxième composant peut être relié à des moyens de mesures pour effectuer des tests. La figure 3 illustre un exemple de réalisation du deuxième composant. Ce 15 deuxième composant est un guide d'onde à section rectangulaire 20 comportant une ouverture 31 sur une face latérale 32. Lorsque ce deuxième composant 20 est fixé sur le premier composant 10, l'ouverture 31 est disposée en regard des ouvertures 22 du premier composant qui sont par exemple en forme de croix. Le motif en croix pourrait être remplacé par un 20 motif rond. L'ouverture 31 du deuxième composant est par exemple de forme rectangulaire. Elle présente au moins une surface d'ouverture qui englobe toutes les ouvertures 22 du premier composant 10. Après montage, cette ouverture 31 est donc disposée en regard des ouvertures 22 du premier 25 composant, le guide 20 formant le deuxième composant étant par exemple fixé perpendiculairement au guide 21 du premier composant. La transmission des ondes hyperfréquence du premier composant 10 vers le deuxième composant 20 se fait ainsi par ces ouvertures 22, 31 disposées en regard, formant couplage. Le guide d'onde 20 formant le deuxième composant peut 3o être fermé ou ouvert à ses extrémités. S'il est fermé, des prises de connexions coaxiales sont par exemple disposées aux extrémités, sur une face latérale, ces prises formant prises de test. L'assemblage des deux composants 10, 20 peut se faire par exemple au moyen de vis. A cet effet, le deuxième composant 20 peut être équipé de 35 languettes avec des trous calibrés. Le deuxième composant peut alors être 2903230 6 monté sur le premier composant 10 en fixant les languettes sur ce dernier au moyen de vis, des trous taraudés étant prévus à cet effet dans le premier composant.
5 Un coupleur selon l'invention est donc formé de l'assemblage des deux composants 10, 20 précédemment décrits. En phase de test, les composants du coupleur restent assemblés. Ce coupleur selon l'invention a une structure équivalente à celle d'un coupleur de vol utilisé classiquement. En fin de test, le deuxième composant 20 est démonté alors que le premier composant 10 10 reste à demeure connecté aux circuits hyperfréquence. Il reste par exemple connecté entre un répéteur et une antenne ou d'autres éléments des circuits hyperfréquence. Il demeure donc intégré aux circuits ayant fait l'objet des tests. Une fois le deuxième composant 20 démonté, les ouvertures 22 du premier 15 composant sont bouchées. Des bouchons adaptés à la forme de ces ouvertures sont prévus. Les faibles valeurs de couplage, de l'ordre de 30 dB et générées par les ouvertures en croix, rendent l'action de fermeture simple et sans conséquence importante en cas d'oubli, contrairement au cas d'un coupleur total notamment.
20 La figure 4 illustre un exemple de réalisation d'un dispositif de test selon l'invention. Un dispositif de tests selon l'invention comporte un ou plusieurs coupleurs tel que décrit relativement aux figures 2 et 3. La figure 4 illustre un mode de réalisation possible.
25 Le montage de la figure 4 comporte quatre coupleurs selon l'invention. Ces coupleurs permettent de tester un ensemble répéteur 41 relié à un ensemble de guides d'ondes, ou feeders 42. La liaison entre l'ensemble répéteur 41 et l'ensemble de guides d'onde 42 est assuré par les premiers composants 10 des coupleurs. Les éléments de guide d'onde formant ces premiers 30 composants 10 font partie de l'installation définitive à l'intérieur d'un satellite par exemple. Les deuxièmes composants 20 des coupleurs sont montés sur les premiers composants. Ils sont par exemple connectés en série de façon à obtenir un unique guide d'onde relié aux premiers composants 10. Les premiers composants 10 comportent à leurs extrémités des interfaces non 35 représentés leur permettant de se connecter aux différents éléments du 2903230 7 système hyperfréquence, notamment aux répéteurs 41 et aux guides d'ondes 42 ou d'autres circuits hyperfréquence. Les deuxièmes composants comportent par exemple une ou plusieurs prise de test 43 de type coaxial. Il est possible de prévoir des interfaces de 5 type 24, 24 pour rendre démontable la partie prise de test, formant en fait des transitions guide/coaxial démontables. Une fois les tests effectués, les deuxièmes composants 20 sont démontés et les premiers composants 10 restent à demeure dans le système hyperfréquence.
10 Avantageusement, l'aspect démontable en deux parties d'un coupleur selon l'invention permet de satisfaire aux exigences contradictoires d'avoir beaucoup d'accès de tests jusqu'au dernier moment d'une séquence de tests AIT, sans impact notable sur les coûts et les performances des tests 15 hyperfréquence. Un coupleur selon l'invention permet aussi de réaliser des tests fiables de bonnes connexions des éléments hyperfréquence, notamment des feeders, sans nécessiter en particulier de tests de type CATR en rajoutant un coupleur du côté de l'antenne et faire la mesure directe sur le feeder.
20 L'invention permet aussi de prévoir un grand nombre de points de tests au niveau des coupleurs, en particulier du fait que le deuxième composant 20 des coupleurs est démontable, tous ces points ou prises de tests ne perturbant pas par la suite le fonctionnement en vol. 25
Claims (10)
1. Coupleur pour ondes hyperfréquence, caractérisé en ce qu'il comprend un premier composant (10) comportant un guide d'onde (21) présentant au moins une ouverture (22) et un deuxième composant (20) comportant un guide d'onde présentant au moins une ouverture (31), les ouvertures (22, 31) étant disposées en regards lorsque le deuxième composant (20) est monté sur le premier composant (10), le deuxième composant (20) étant démontable.
2. Coupleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une ouverture (22) 10 du premier composant est en forme de croix.
3. Coupleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface de l'ouverture (31) du deuxième composant englobe la surface de l'ouverture (22) du premier composant.
4. Coupleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier composant (10) comporte à ses extrémités des interfaces (23, 24) permettant de se connecter avec d'autres éléments (41, 42) fonctionnant avec des ondes hyperfréquence. 20
5. Coupleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième composant (20) comporte des prises (43) pour des tests hyperfréquence. 25
6. Coupleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour fermer l'ouverture (22) du premier composant (10) lorsque le deuxième composant (20) est démonté.
7. Dispositif de tests pour circuits hyperfréquence (41, 42), caractérisé en ce 30 qu'il comporte au moins un coupleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, le premier composant (10) d'un coupleur étant relié aux circuits hyperfréquence (41, 42). 15 2903230 9
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que comportant au moins deux coupleurs, les premiers composants (10) des coupleurs sont connectés en série. 5
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le premier composant (10) d'un coupleur reste à demeure dans les circuits hyperfréquence en phase de fonctionnement, le deuxième composant (20) du coupleur étant démonté.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les circuits hyperfréquence sont intégrés dans un satellite.15
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