CA1260082A - Dispositif a joint tournant hyperfrequence - Google Patents

Dispositif a joint tournant hyperfrequence

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CA1260082A
CA1260082A CA000535846A CA535846A CA1260082A CA 1260082 A CA1260082 A CA 1260082A CA 000535846 A CA000535846 A CA 000535846A CA 535846 A CA535846 A CA 535846A CA 1260082 A CA1260082 A CA 1260082A
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CA000535846A
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Philippe Gourlain
Gerard Raguenet
Regis Lenormand
Jean-Claude Anne
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Alcatel Espace Industries SA
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Alcatel Espace Industries SA
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/06Movable joints, e.g. rotating joints
    • H01P1/062Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation
    • H01P1/066Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation with an unlimited angle of rotation
    • H01P1/067Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation with an unlimited angle of rotation the energy being transmitted in only one line located on the axis of rotation

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  • Waveguide Connection Structure (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)

Abstract

PRECIS DE LA DIVULGATION:

Dispositif à joint tournant hyperfréquence, comprenant un guide circulaire principal constitué de deux parties situées dans le prolongement l'une de l'autre et mobiles en rotation l'une par rapport à l'autre autour de leur axe de symétrie. Chacune de deux parties est munie, d'au moins un accès qui lui est orthogonal, et des moyens mécaniques permettant d'obtenir dans le guide principal une onde à polarisation circulaire. L'invention trouve une application dans le domaine des télécommunications spa-tiales.

Description

~26008.Z

L'invention concerne un dispositir à joint tournant hyper-fréquence. Pour les satellites à défilement, le~ antennes de télécom-munlcation, via ~atellit~ relais, doivent présenter des capacités d'orientation très importantes, typiquement :
0 ~ ~ ~ 120 (élévation) 0 ~ ~ 360 (azimut) L'implantation des équipements électroniques d'émission et de ré-ception s'établit autour de deux types de réalisation :
Dans un premler type, le transpondeur hyperfréquence complet est situé derrière l'antenne.
Dans un second type, l'utilisation des fréquences intermédiaires permet de ne laisser derrière l'antenne que le3 éléments de puissance hyperrréquences à l'émission, les récepteurs faibles bruits et les con-vertisseurs de rréquence à la réception.
Dans ces deux types de réalisation, le contrôle thermique est très dirricile à réali~er ; il grève de manière importante le budget de consommatlon de pui~sance du ~atellite.
Pour résoutre ce problème, l'invention permet d'intégrer les équi-pements électronique~ d'émi3sion et de réception 3ur la plate-rorme du satellite, grâce à l'utilisation d'un nouveau dispositif à ~oint tournant hyperfréquence.
Les dispositirs à joint tournant utilisent généralement les propriétés de symétrie de révolution de modes de propagation coaxiale ou cylindrique. De ce fait, ils nécessitent l'utilisation de transitions entre les guides d'accès (entrées/sorties) fonctionnant selon un certain type de propagation (guides rectangulaires, cylindriques) et le joint tournant lui-même.
- Les conditions d'adaptation font que la bande d'utilisation ne dépasse pas alors un rapport d'environ 1,5. Par contre, le dispositir de l'invention ne présente pas de telles limitation de rréquences.
L'invention propo3e en effet un dispositlr à joint tournant hyper-fréquence, comprenant un guide circulaire principal constitué de deux parties situées dans le prolongement l'une de l'autre et mobiles en rotation l'une par rapport à l'autre autour de leur axe de symétrie, .

chacune de ceq deux parties étant munie de deux accès orthogonaux entre eux et orthogonaux avec la paroi du guide, et un coupleur hybride d~entrée ayant ses deux sorties couplées aux deux accès de la première partie par l'intermédiaire de deux guides, caractérisé en ce qu'il comprend un coupleur hybride de sortie ayant ses deux entrées couplées aux deux accès de la deuxième partie du guide principal par l'intermédiaire de deux guides.
Avantageusement ces deux parties du guide principal ont leur ex-trémités extérieures qui .qont des guideq à la coupure pour former des plans de court-circuit, les accès étant respectivement situés, deux à
deux, danq des Plans distants de longueurs déterminées de ces plans de court circuit.
Dans une variante préferentielle, l'invention propose un disposi-tif dans lequel deq filtres passe-bas sont interposés entre les coupleurs hybrides et les accès aux deux parties du guida principal, au niveau de ceq accès, et dans lequel deux guides à la coupure sont dispo3és de part et d'autre du guide principal, chacun de ces guides étant muni de deux acc~s qui lui sont orthogonaux et qui sont orthogonaux entre eux, un coupleur hydride d'entrée ayant deux -qorties couplées aux accès du premler de ces guide~, et un çoupleur hybride de sortie ayant se3 entrées couplées aux accès du deuxième de ces guides, ce premier et oe second guides étant des guides fermés à leur extrémités libre.
Dans une forme de réalisation particulière l'invention propose un dispositif qui comprend un dispositif de jonction muni de part et d'autreq de la jonction :
- d'une partie corruguée ;
- d'une transition corruguée-lisse ;
- et d'une partie lisse.
Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront : 30 d'ailleurs de la description qui va suivre, a titre d'eXemple non limitatif, en référence aux de.qsins annexés sur lesquels :
- La figure 1 représente schématiquement et en vue latérale le disposi-tif de l'invention ;
- - La figure 2 représente schématiquement et en vue latérale une variante ~ du dispositif de l'invention ;

12~i~)8.Z

- La flgure 3 représente une vue partielle en perspective du dispositif représenté à la figure 2 ;
- La figure 4 représente une vue partielle en coupe d~une variante du dispositif de l'invention.
Le dispositif de l'invention oomprend un guide circulaire princi-pal constitué de deux partie~ 10 et 11 situées dan~ le prolongement l'une de l'autre, et mobiles en rotation l'une par rapport à l'autre autour de leur axe symétrie ~ .
Deux accès 12 et 13 à la première partie 10 du guide principal sont orthogonaux à celui-ci et orthogonaux entre eux. Ils sont couplés ,aux sorties 14 et 15 d'un premier coupleur hybride 18 de valeur de couplage 3dB par l'intermédiaire de deux guides 16 et 17. Ce coupleur 18 est relié en entrée à deux guides 19 et 20.
Ce~ teux accès 12 et 13 sont ~ltués à une distan¢e d1 d'un plan de ¢ourt-cir¢uit 21 réalisé par un guide à la coupure.
Deux accès 22 et 23 à la deuxième partie 11 du guide principal - sont orthogonaux à celui-ci et orthogonaux entre eux. Il~ sont ¢onnectés aux entrées 24 et 25 d'un deuxième coupleur hybride 26 de valeur de , co,uplage 3dB par l'intermédiaire de deux guide3 27 et 28. Ce coupleur 26 est relié en sortie à deux guide 29 et 30.
Ces deux accès 22 et 23 sont situés à une distance d2 d'un plan de court-circuit 31 réalisé par un guide à la coupure.
Le plan de court-circuit 21 est situé à une distance d1 de3 deux accès 12 et 13 telle que toute l'énergie se propage dans le guide prin¢l-pal de la première partie 10 vers la deuxième partie 11. Par ¢ontre, le court-circuit 31 est situé à une distance d2 deq deux fentes 22 et 23 telle que toute ¢ette énergie qui provient des rentes 12 et 13 se propage dans les guides 27 et 28.

1:26~0~

Au niveau du plan de Jonction P, la continuité électrique est assurée de manière classique par contact mécanique au niveau des extré-mités en regard des parties 10 et 11 du conducteur principal.
Le~ guides qui e~fectuent la Jonction entre les coupleurs hybrides (18, 26) et le euide principal (10, 11) sont des guideq rectan-gulaires.
L'une (19) des deux entrées du coupleur hybride 18 reçoit un signal qui est transmis aux deux guides 16 et 17 et qui, par couplage avec le guide principal par l'intermédiaire des deux accès 12 et 13, permet la tran~mission .dans celui-ci d'une onde à polarisation circulaire.
Dan~ une variante du dispositir de l'invention repré~entée à la figure 2, on utili~e de part et d'autre du guide principal (10, 11), représenté à la rigure 1, deux guides à la coupure 35 et 36.
De manière analogue au dispo3itlf représenté à la figure 1, deux accès 37 et 38 au guide 35 sont orthogonaux à celui-ci et orthogonaux entre eux.
Un coupleur hybride 39, relié en entrée à deux guides 40 et 41, a s,es deux sorties reliées à deux guides 42 et 43 qui sont couplés à ces deux accès 37 et 38.
De même un coupleur hybride 45, relié en sortie à deux guides 46 et 47, a ses deux entrées reliées à deux guides 48 et 49 qui sont couplés à deux accès 50 et 51 du guide 36, ces deux accès étant orthogonaux à ce guide 36 et orthogonaux entre eux.
: 25 Les deux guides à la coupure 35 et 36 ont leurs extrémités~.~ libres 58 et 59 rermées et situées à une distance des plan~ deq - accès t37, 38, et 50, 51) telle que toute l'énergie soit transmise d'une part du coupleur 39, via les accès 37 et 38, vers la Jonction, puis de la Jonction verR le coupleur 45, via le~ accès 50 et 51.
L'excitation de l'onde de polarisation circulaire du guide princi-pal (10, 11) se rait sans obstacle dans ce guide principal ; 11 en résulte que si on place quatre riltres (54, 55 et 56, 57) du type passe-bas qui ramènent un plan de court-circuit dans le plan des accè~ (12, 13 et 22, 23), on peut utiliser le dispositir pour une autre bande de fréquence telle qu'elle puisse se propager dans un diamètre du guide ~.26008;~

inférieur au dlamètre dans les planY de court-circuits fictif3 21 et 31 qui sont obtenus par des guides à la coupure. Pour l'utilisation aux fréquence~ supérieures le diamètre des guides 35 et 36 doit donc être in~érieur au diamètre du guide à la coupure.
Si les filtres passe-bas 54 et 55 présentent des plans de court-cirouit dans les plans des accès 12 et 13, on peut donc avoir un fonc-tionnement avec une deuxième bande de fréquence.
Le fonctionnement du dispositif de l'invention et de sa variante n'a été décrit précédemment qu'en utilisant une entrée de chaque coupleur hybride d'entrée (18, 39) qui corre~pond respectivement à une seule sortie de chaque coupleur hybride de sortie (26, 45).
Mais on peut utiliser, pour chaque coupleur hybrique d'entrée 3a deuxième entrée pour véhiculer un second signal à la même fréquence que celui véhiculé par la première entrée.
Ainsi avec le dispositif représenté à la figure 1, on peut véhicu-ler deux canaux à la même fréquence, et aveo le dispositif représentée aux figures 2 et 3, deux canaux à une première ~réquen¢e, et deux canaux à une seconde ~requence.
Le contact électrique entre les deux parties 10 et 11 du conducteur central peut être réalisée à l'aide d'un dispositir de cou-plage représenté à la figure 4.
Ce dispositif de couplage comprend de part et d'autre du plan de couplage P, trois parties :
- une partie corruguée (60, 61) ;
- une transition corrugué-lisse (62, 63) ;
- une partie lisse (64, 65).
La ~onction électrique dans le plan P se fait au fond d'une oorrugation.
Un tel type de ~onction permet d'obtenir une bonne continuité
- 30 éleotrique 3ans néce~siter un très bon contact mécanique.
Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et que l'on pourra remplacer ses éléments constitutifs par des éléments équivalent~ sans, pour autant~ sortir du cadre de l'invention.
Il e~t ainsi possible de décaler les deux accès qui sont couplés au - ~26008.~

même guide deA g ,~ g étant la longueur d~onde guidée dans ce guide, ce qui permet d'obtenir une meilleur performance de découplage entre ces deux accès.
Il est pos~ible d'obtenir, dans le dispositif représenté à la ~igure 1, une onde polarisée circulairement en n'employant qu'un accès 12 ou (13) en disposant un ob~tacle polariseur dans la première partie 10 du guide principal.
De même l'extraction de cette onde polarisée circulaire peut se ~aire en utilisant un seul accès 22 (ou 23~ aprè~ avoir placé un disposi-tif polariseur dans la seconde partie 11 du guide principal.
Dan~ ce schéma de ronctionnement avec polariseurs, il est immédiatd'étendre les possibilités à deux accès par fréquence en utilisant simu-ltanément les accès 12 et 13 ainsi que 22 et 23.
Il est possible de généraliser la transmi3sion de deux fois deux canaux à deux fréquences différentes réalisées par le dispositif représenté à la figure 2, à n fois deux canaux à n fréquences différen-tes~ en réalisant aux extrémités libres du guide central, n fois des ~on¢tions du type de celle~ (10, 35 et 11, 36) représentées à la figure 2.

Claims (5)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:
1. Dispositif à joint tournant hyperfréquence, comprenant un guide cir-culaire principal constitué de deux parties situées dans le prolongement l'une de l'autre et mobiles en rotation l'une par rapport à l'autre autour de leur axe de symétrie, chacune de ces deux parties étant munie de deux accès orthogonaux entre eux et orthogonaux avec la paroi du guide, et un coupleur hybride d'entrée ayant ses deux sorties couplées aux deux accès de la première partie par l'intermédiaire de deux guides, caractérisé en ce qu'il comprend un coupleur hybride de sortie ayant ses deux entrées couplées aux deux accès de la deuxième partie du guide principal par l'intermédiaire de deux guides.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux parties du guide principal ont leur extrémités extérieures qui sont des guides à la coupure pour former des plans de court-circuit, les accès étant respectivement situés, deux à deux, dans des plans distants de longueurs déterminées de ces plans de court circuit.
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que des filtres passe-bas sont interposés entre les coupleurs hydrides et les accès aux deux parties du guide principal, au niveau de ces accès, en ce que deux guides à la coupure sont disposés de part et d'autre du guide principal, chacun de ces guides étant muni de deux accès qui lui sont orthogonaux et qui sont orthogonaux entre eux, un coupleur hydride d'entrée ayant deux sorties couplées aux accès du premier de ces guides, et un coupleur hydrique de sortie ayant ses entrées couplées aux accès du deuxième de ces guides.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier et le second guides couplés au guide principal sont des guides fermés à leurs extrémités libres.
5. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de jonction muni de part et d'autres de la jonction :
- d'une partie corruguée - d'une transition corruguée-lisse - et d'une partie lisse.
CA000535846A 1986-04-28 1987-04-28 Dispositif a joint tournant hyperfrequence Expired CA1260082A (fr)

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EP (1) EP0243888B1 (fr)
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