OA10623A - Système de communications interactives multifonction avec transmission et réception de signaux polarisés de façon circulaire/elliptique - Google Patents

Système de communications interactives multifonction avec transmission et réception de signaux polarisés de façon circulaire/elliptique Download PDF

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Description

1 010623
SYSTEME DE COMMUNICATIONS INTERACTIVES MULTIFONCTION
AVEC TRANSMISSION ET RECEPTION DE SIGNAUX POLARISES DE FAÇON CIRCULAIRE/ELLIPTIQUE.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION
DOMAINE DÉ L’INVENTION
Cette invention se rapporte à un procédé et à un appareilde communications avec ondes électromagnétiques. Le systèmefonctionne, de préférence, à des fréquences d’ondes millimétriques etutilise la diversité de polarisation.
ETAT DE LA TECHNIQUE
La capacité de transmission d’informations d’un système decommunications peut être sensiblement augmentée par l’utilisation de ladifférence de polarisation. Cela est vrai aussi bien pour des systèmes decommunications à une voie qu’à deux voies. Des polarisations verticaleset horizontales sont souvent utilisées dans les communications parsatellite et autres liaisons micro-onde de point-à-point pour isoler tant lessignaux d’émission que de réception, ou pour augmenter la capacitéd’information.
Pour des systèmes de communications locaux mettant enoeuvre une onde porteuse millimétrique, la diaphonie de polarisationcausée par la précipitation est un problème rencontré couramment pourdes systèmes utilisant la transmission de signaux à polarisation linéaire 2 010623 double. En outre, lorsqu’une liaison de transmission comporte desréflexions successives par des immeubles et d’autres objets, commedans un environnement urbain, des variations considérables surviennentquant à l’état de polarisation des signaux, ce qui rend l’isolation dessignaux par la polarisation orthogonale moins efficace.
Pour une fréquence donnée, une onde électromagnétiqueplane ou quasiment plane polarisée de façon circulaire et se propageantdans un espace ouvert, peut présenter des vecteurs de champ tournantdans le sens des aiguilles d’une montre (CP), ou contre les aiguillesd’une montre (CCP). Deux de ces ondes, en rotation opposée l’une parrapport à l’autre, sont mutuellement orthogonales et peuvent être isoléesau moyen d’une alimentation d’antenne et de circuits électroniquesappropriés. Cependant, la précipitation et/ou la réflexion et/ou ladiffraction provenant d’immeubles et d’autres obstacles peut déformerles ondes et causer une polarisation elliptique. Si les ondes deviennentpolarisées elliptiquement de façon excessive, l’information portée par lesondes ne peut pas être récupérée.
Le brevet U.S. n° 4 747 160 divulgue un système detélévision cellulaire multifonction à faible puissance capable de servicesde communication à deux voies. Un émetteur omnidirectionnel émet desondes polarisées linéairement verticalement et horizontalement. Lesystème enseigné par le brevet n° 4 747 160 fonctionne, de préférence,dans la gamme d’ondes millimétriques comprise entre 27,5 GHz à29,5 GHz.
Le brevet U.S. n° 4 264 908 divulgue un réseau correcteurde polarisation qui compense automatiquement la polarisation croiséecausée, par exemple, par la précipitation. Le réseau transmet les ondespolarisées linéairement verticalement et horizontalement
Le brevet U.S. n° 4 106 015 divulgue un système radar quiélimine les signaux d’écho de la pluie. Des ondes pulsées et polariséessont transmises, et deux canaux de réception séparés reçoivent lescomposants orthogonaux d’un signal d’écho de pluie. Le signal d’échode pluie est éliminé par le réglage d’une amplitude des composantesorthogonales du signal d’écho de pluie, et par le réglage subséquent de 3 010623 la phase des signaux devant être opposés l’un par rapport à l’autre.
Le brevet U.S. n° 4 737 793 divulgue une antennemicrobande à double polarisation capable de transmettre simultanémentdes polarisations mutuellement orthogonales, y compris des ondespolarisées circulairement dans le sens des aiguilles d’une montre etcontre le sens des aiguilles d’une montre, afin de doubler la capacitéd’une bande de fréquence donnée.
Le brevet U.S. n° 4 146 893 divulgue un système decommunications par satellite qui compense la distorsion de polarisationcausée par la précipitation et par des caractéristiques de polarisationincomplètes d’antennes en préaccentuant une onde polariséecirculairement en une onde polarisée elliptiquement. Etant donné quel'onde polarisée elliptiquement rencontre le milieu dépolarisé, une ondecirculaire se forme et est reçue par le satellite.
Le brevet U.S. n° 3 956 699 divulgue un système decommunications par onde électromagnétique qui émet et reçoit desondes possédant des polarisations mutuellement orthogonales. Lesystème procure une commande de polarisation avant l’amplification depuissance lorsqu’il émet, et après l’amplification lorsqu’il reçoit.
Le brevet U.S. n° 5 337 058 indique une lentille àcommutation rapide qui est positionnée devant une antenne radar pourmanipuler la polarisation d’une onde transmise à diverses polarisations.La lentille peut également recevoir des ondes de différentespolarisations.
Le brevet U.S. n° 4 329 687 divulgue un système radar quirayonne en alternance des ondes polarisées circulairement ouelliptiquement dans le sens des aiguilles d’une montre ou contre le sensdes aiguilles d’une montre. Un rapport entre signal et échos fixesrelativement.élevé est obtenu par l’analyse des différences de phaseentre les deux composantes orthogonales de l’onde émise et desdifférences de phase des deux composantes orthogonales de l’ondereçue.
Les documents de l’état de la technique discuté ci-dessusne divulguent pas un procédé ou un dispositif destiné à un système de 4 010623 communications qui puisse ramener une polarisation circulaire à uneonde déformée, et qui puisse fonctionner dans un environnement urbainaux fréquences d’ondes millimétriques. Par conséquent, il apparaît qu’unsystème de communications qui fonctionne dans le domaine desfréquences d’ondes millimétriques procure une polarisation double etatteint une restauration de signal relativement élevée et l’isolation estnécessaire.
Dans la demande de brevet n° WO-A-9406227 dePACTEL Corp., un procédé est divulgué, lequel est principalementdestiné à supprimer l’interférence d’une deuxième source, qui, dans lecontexte de communications mobiles, peut être une liaison de point-à-point dont le signal est extrait non intentionnellement par l’antenne durécepteur mobile. Cette technique est centrée sur la comparaison designal et l’établissement d’un seuil pour activer la suppression del’interférence.
En outre, le système de PACTEL Corp. est destiné à dessystèmes de communications fonctionnant dans la bande PCS allant de1,5 à 2,5 GHz. A de telles fréquences, des antennes hélicoïdales ou desantennes construites à partir de fils métalliques ou de composants enforme de tige peuvent efficacement discriminer le sens de rotation d’uneonde polarisée circulairement. Comme montré dans les figures de lademande de PACTEL Corp., les antennes admettant un sens de rotationet représentées par des structures hélicoïdales sont utilisées. Ce n’estpas le cas cependant pour des fréquences plus élevées, en particulierau-delà de 10 GHz. Etant donné le gain et la directivité modérés, desantennes hélicoïdales ne sont pas fréquemment utilisées dans lesgammes d’ondes millimétriques. De plus, les effets de couplage depolarisation croisée du milieu de propagation contribuent par ailleurs àl’inadéquation des antennes hélicoïdales ou de ses dérivés.
Dans le brevet U.S. n° 3 883 872 de FLETCHER et al., unsystème d’alimentation d’antenne est utilisé pour délivrer des signauxLCP et RCP à la sortie de l’antenne. A nouveau, il peut traiter des ondespolarisées circulairement, mais il n’est pas efficace pour des ondespolarisées elliptiquement avec des axes inclinés pour l’ellipse. 010623 5
Le brevet U.S. n° 4 310 813 de YUUKI HIRONORI et al.,divulgue deux décaleurs de phase différentiels rotatifs en cascade àhauteur de l’alimentation de l’antenne avant le transducteur orthomodepour décomposer les ondes polarisées elliptiquement. Il en résulte quedeux servomécanismes sont nécessaires pour faire tourner les décaleursde phase.
La demande de brevet n° EP-A-0 228 947 de SERELrepose sur l’alimentation d’antenne pour isoler les ondes entrantes. Lescircuits électroniques mis en oeuvre sont des circuits de décalage defréquence conventionnels trouvés couramment dans des récepteurs.Encore une fois, cette conception est efficace pour isoler des ondespolarisées circulairement, mais elle ne peut traiter des ondes polariséeselliptiquement avec des axes inclinés pour l'ellipse.
SOMMAIRE DE L’INVENTION
Un objet de l’invention consiste à fournir un procédé et undispositif de communications avec ondes électromagnétiques quiéliminent ou réduisent fortement les effets de dégradation causés par laprécipitation.
Un autre objet de l’invention consiste à fournir un procédéet un dispositif qui utilisent la polarisation double pour augmenter lacapacité des canaux et dans lequel les effets de la polarisation croiséesont négligeables.
Un autre objet encore de l’invention consiste à fournir unprocédé et un dispositif pour un système de communications à deuxvoies à polarisation double qui peut fournir des communications dans lagamme des fréquences d’ondes millimétriques dans un environnementurbain malgré les effets négatifs de la réflexion et/ou de la diffraction desondes dues aux obstacles.
Ces problèmes ainsi que d’autres objectifs sont obtenusgrâce à un procédé de communications avec ondes électromagnétiquescomprenant les étapes consistant à émettre une première ondetournante; à recevoir ladite première onde tournante, des composantesde la première onde tournante précitée entrant dans un premier canal et 6 010623 dans un deuxième canal; à isoler ladite première onde tournante d’aumoins l’un desdits premier et deuxième canaux, le premier canal précitéétant divisé en une voie primaire du premier canal et en une voiesecondaire du premier canal, le deuxième canal étant divisé en une voieprimaire du deuxième canal et en une voie secondaire du deuxièmecanal; à décaler une première phase de la voie secondaire du premiercanal précité et à le combiner avec la voie primaire du deuxième canalprécité; et à décaler une deuxième phase de la voie secondaire dudeuxième canal précité et à combiner celui-ci avec la voie primaire dupremier canal précité.
Selon un mode de réalisation préféré de cette invention, ilest prévu un procédé de communications avec ondesélectromagnétiques comprenant les étapes consistant à transmettre unepremière onde tournante et une deuxième onde fumante simultanément,celle-ci tournant à l’opposé de ladite première onde tournante; à recevoirladite première onde tournante et ladite deuxième onde tournante, descomposantes de la première onde tournante précitée et les composantesde la deuxième onde tournante précitée entrant dans un premier canal etdans un deuxième canal; et à isoler au moins l’une desdites première etdeuxième ondes tournantes d’au moins l’un desdits premier et deuxièmecanaux, le premier canal précité étant divisé en une voie primaire dupremier canal et en une voie secondaire du premier canal, le deuxièmecanal étant divisé en une voie primaire du deuxième canal et en une voiesecondaire du deuxième canal; à décaler une première phase de la voiesecondaire du premier canal précité et à le combiner avec la voieprimaire du deuxième canal précité; et à décaler une deuxième phase dela voie secondaire du deuxième canal précité et à combiner celui-ci avecla voie primaire du premier canal précité.
La présente invention se rapporte également à un dispositifde communications avec ondes électromagnétiques, comprenant ; . des moyens de transmission pour transmettre une premièreonde tournante; et une deuxième onde tournante simultanément, laditedeuxième onde tournante tournant à l’encontre/à l’opposé de laditepremière onde tournante; Ί 010623 des moyens de réception destinés à recevoir laditepremière onde tournante et ladite deuxième onde tournante, lescomposantes de ladite première onde tournante et les composantes deladite deuxième onde tournante entrant dans un premier canal et undeuxième canal; ledit premier canal étant divisé en une voie primairedu premier canal et une voie secondaire du premier canal, leditdeuxième canal étant divisé en une voie primaire du deuxième canal eten une voie secondaire du second canal); des moyens d’isolation destinés à isoler au moins l’unedesdites première onde tournante et deuxième onde tournante d’aumoins l’un desdits premier canal et deuxième canal; et des premiers moyens de décalage de phase et despremiers moyens de combinaison destinés à décaler en phase etrespectivement à combiner une première phase de la voie secondaire dupremier canal avec la voie primaire précitée du deuxième canal, et des deuxièmes moyens de décalage de phase et desdeuxièmes moyens de combinaison destinés à décaler et,respectivement, à combiner une deuxième phase de la voie secondairedu deuxième canal précité avec la voie primaire du premier canalprécitée.
Le système de communications précité utilise lapolarisation double pour doubler effectivement la capacité d’une bandede fréquence donnée.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, desondes polarisées elliptiquement et/ou circulairement sont diffuséessimultanément à partir d’une antenne de transmission. Une premièreonde tourne dans une direction opposée par rapport à la deuxième ondede rotation. A des fréquences de longueurs d’ondes millimétriques, tellesque celles dépassant généralement 18 GHz, des précipitations tellesque la pluie, la neige, ou le brouillard, et la diffraction/réflexion due à desobstacles urbains, tels que des immeubles, peuvent atténuer etdépolariser de telles ondes. Par conséquent, des ondes polariséescirculairement peuvent devenir elliptiques, et les axes des ondeselliptiques peuvent tourner. Sans élément d’isolation de signaux 8 010623 adéquat, l’information portée par de telles ondes distordues peut être irrécupérable. L’invention ne repose pas sur un seuil. Le circuit destiné àisoler les ondes entrantes tournant de façon opposée fonctionne encontinu. De plus, l’invention ne fait pas appel à un niveau de signalcombiné et n’y génère pas davantage un signal d’avertissement.L’invention utilise, en outre, des antennes de réflexion à gain élevé oudes réseaux d’antenne pour fournir le gain et la directivité requises, etl’usage extensif de circuits électroniques adaptés pour isoler les signauxportés par les ondes. Le système proposé dans le brevet dePACTEL Corp. ne peut pas procurer une telle fonctionnalité à desbandes d’ondes millimétriques. Par ailleurs, l’invention n’utilise pas desdécaleurs de phase différentiels rotatifs à l’alimentation d’antenne.Seulement un servomécanisme est utilisé pour effectuer la rotationmécanique de l’alimentation d’antenne dans l’une de nos réalisations. Ladiversité d’antenne est utilisée, n’exigeant en rien une rotationmécanique. De plus, le domaine de fonctionnement du système selonl’invention se trouve à des fréquences plus élevées, plusparticulièrement au-delà de 10 GHz.
Le système de communications selon cette inventioncomprend un récepteur adaptable qui est capable de restaurer lapolarisation circulaire à de telles ondes polarisées elliptiquement. Selonun mode de réalisation préféré de cette invention, le récepteur adaptablecomprend une antenne commandée électromécaniquement au moyend’une alimentation en mode orthogonal qui reçoit les ondes rotativesduales. Les composantes de chacune des ondes entrent dans chacundes deux canaux. La fréquence des signaux dans les canaux peut êtrereconvertie en une fréquence intermédiaire (Fl). Si les ondes reçuessont elliptiques, à tout moment, les signaux dans le canal correspondantà l’alimentation alignée sur l’axe principal des ondes tournant de façonopposée auront une intensité supérieure à celle dans le canalcorrespondant à l’alimentation alignée sur l’axe mineur des ondes.Chaque canal possède, de préférence, des circuits de commande degain automatique pour égaliser l’intensité des signaux dans les canaux. 9 010623
Des parties des signaux dans chaque canal subissent un décalage dephase de + 90° et sont combinées avec les signaux de l'autre canal pourisoler un signal tournant de l’autre signal tournant. Un détecteur dephase peut détecter la perte de phase en quadrature entre les deuxcanaux et émettre un signal à un servomoteur qui tourne l’alimentationen mode orthogonal de l’antenne pour aligner l’alimentation avec lesaxes majeur et mineur des signaux.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, uninterrupteur de commande en diversité d’antenne commande plusieursantennes pour suivre le signal entrant. L’interrupteur de commande endiversité échantillonne la puissance de signal dans chaque canalpendant le stade Fl et sélectionne une antenne possédant une intensitéde signal suffisante. Etant donné que les alimentations de l’antennesélectionnée peuvent ne pas être alignées de façon précise avec lesaxes majeur et mineur des signauxtournants, un décaleur de phaseélectronique peut fournir une commande de phase en quadrature entreles signaux dans les deux canaux.
Des amplificateurs de commande en gain automatiquepeuvent restaurerles signaux dans les canaux en polarisation circulaire,si nécessaire. Le premier signal tournant peut être isolé du deuxièmesignal tournant par décalage de phase d’une partie de chaque signal etpar la recombinaison de la partie décalée en phase avec l’autre signal.Les deux signaux isolés peuvent être démodulés selon le procédé demodulation. Le traçage d’oscillateur local peut être incorporé au stade Flavec utilisation d’un filtrage approprié de circuit à verrouillage de phase.L’utilisation de plusieurs antennes et d’un commutateur de diversitéélimine les composants mobiles et est particulièrement appropriée pourla mise en oeuvre dans des circuits intégrés monolithiques. De telsmodes de réalisation préférés sont particulièrement appropriés lorsquela compacité et/ou une faible consommation d’énergie sont désirées.
Selon un autre mode de réalisation préféré de cetteinvention, un centre de commande d’un système de communicationsémet deux ondes polarisées circulairement ou elliptiquement sur unezone azimutale substantielle vers un certain nombre d’abonnés, 10 0 1 06 2 3 possédant chacun un émetteur-récepteur pour recevoir les signaux.L’antenne de transmission est relativement fort directionnelle. L’abonnépeut émettre un signal de retour vers le centre de commande. Etantdonné que l’antenne est relativement fort directionnelle, un gain endirectivité substantielle peut être obtenu de sorte qu’une puissancerelativement minimale est requise pour transmettre le signal au centre decommande. Le signal de retour peut être utilisé par le centre decommande pour sélectionner une certaine programmation, ou pourrégler le niveau de puissance de la transmission du centre decommande pour compenser l’affaiblissement causé par la précipitationet/ou par des obstacles.
En termes généraux, la présente invention a pour but defournir un moyen efficace pour réutilisation de fréquence et isolation designal à une fréquence d’onde millimétrique et dans des bandes defréquences de micro-ondes plus élevées pour des applications decommunications multifonction impliquant plusieurs utilisateurs. A detelles fréquences, l’onde électromagnétique peut subir des réflexions pardes surfaces plates, mais son état de polarisation est affecté par laréflexion et également par les précipitations. L’état de polarisationdouble se trouve affecté par les réflexions et également par lesprécipitations. Les schémas de polarisation double comportant despolarisations verticales et horizontales sont limités par le couplage depolarisation croisée provoqué par ces éléments dans le processus depropagation. Des ondes de polarisation circulaires doubles (dans le sensdes aiguilles d’une montre et à l’encontre de celles-ci) sont utiliséesdans l’invention, et elles ont une meilleure immunité aux effets decouplage de polarisation croisée des éléments. Une onde polarisée defaçon circulaire peut devenir polarisée elliptiquement après s’êtrepropagée à travers le milieu. Pour isoler efficacement deux ondespolarisées elliptiquement avec des sens de rotation opposés, unagencement particulier est nécessaire pour la (ou les) antenne(s) deréception et les circuits électroniques dans le récepteur. Certes, il existedes dispositifs antérieurs visant à isoler une onde polariséecirculairement d’une onde polarisée linéairement, ou pour isoler deux 11 010623 ondes polarisées circulairement. Ils sont efficaces pour de tellesapplications, mais ne le sont pas dans le traitement d’ondes polariséeselliptiquement avec des axes inclinés pour l’ellipse. Présentement, desantennes spéciales sont utilisées avec des circuits électroniquesadaptés pour isoler les ondes polarisées elliptiquement.
Il est à noter que, selon un mode de réalisation primaire del’invention, le système de communications peut égalemùent être prévupour la mise en oeuvre de seulement une première onde tournante,comme c’est le cas de façon analogue pour le procédé correspondantindiqué ci-dessus. Une telle réalisation transmet une seule one polariséecirculairement/elliptiquement. Un tel type d’onde peut être reçu et traitéavec des agencements plus simples en comparaison de ceux destinés àrécupérer ou à recevoir des ondes polarisées doubles.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Les particularités et objets de la présente invention serontappréciés à l’aide de la description plus détaillée ci-après conjointementavec les dessins annexés.
La Fig. 1 représente une vue schématique d’un système dediffusion de point-à-multipoint par faisceau dirigé selon un mode deréalisation préféré de l’invention; la Fig. 2 représente un schéma-bloc d’un émetteur-récepteur selon un mode de réalisation préféré de l’invention; la Fig. 3 est une représentation schématique d’une partied’un émetteur-récepteur selon un mode de réalisation préféré del’invention, et la Fig. 4 est une représentation schématique d’une partied’un émetteur-récepteur selon un autre mode de réalisation préféré del’invention.
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION PREFERES
Telles qu’utilisées dans l’ensemble de la description et desrevendications, les expressions ondes millimétriques et fréquencesd’ondes millimétriques se rapportent à un rayonnement 12 010623 électromagnétique de fréquence relativement élevée, en particulier des fréquences dépassant approximativement 18 GHz.
Un système de communications électronique qui utilise ladouble polarisation pour la transmission de signaux peut effectivementdoubler la capacité d’un canal. Cependant, aux fréquences d’ondesmillimétriques, la polarisation croisée et les effets de dégradation dus àla précipitation contraignent les exploitations duplex qui utilisent unetelle diversité de polarisation. Par exemple, la pluie, la neige, ou lebrouillard peuvent atténuer et/ou dépolariser de telles ondes. En outre,dans un environnement urbain, des immeubles, des arbres et d’autresobstacles peuvent également atténuer et/ou dépolariser de telles ondesmillimétriques. Ces effets sont notables, particulièrement lorsqu’uneliaison en visibilité directe n’est pas disponible.
Le procédé et le dispositif de communications par ondesélectromagnétiques selon la présente invention comprennent la remise àl’état initial de signaux et d’éléments composant un circuit d’isolationréalisant un système de communications qui peut fonctionnerefficacement à des fréquences d’ondes millimétriques avec diversité depolarisation dans un environnement urbain. Le procédé et le dispositifselon cette invention réalisent un tel système de communications dans labande d’onde millimétrique avec une réduction de coût considérable.
La Fig. 1 illustre une vue schématique d’un système dediffusion en exploitation duplex de point-à-multipoint selon un mode deréalisation préféré de cette invention. Le centre de commande 20 diffuse,de préférence, simultanément deux ondes polarisées circulairement ouelliptiquement tournant de façon opposée l’une par rapport à l’autre. Sil’effet de dépolarisation du milieu n’est pas important, une combinaisonde polarisation linéaire et circulaire/elliptique peut être utilisée. Selon unautre mode de réalisation préféré de cette invention, une onde polariséeunique tournant de façon circulaire procure suffisamment de capacité decanal, et le centre de commande 20 transmet uniquement une ondepolarisée circulaire/elliptique.
Lorsque deux ondes polarisées circulairement tournant defaçon opposée l’une par rapport à l’autre sont réflectées ou diffractées 13 010623 par la plupart des objets dans un environnement extérieur, tel qu’unimmeuble 26 ou un immeuble 28, ou lorsque de telles ondes rencontrentune précipitation, telle qu’une zone de précipitation 30, le sens derotation relatif des ondes est préservé, les ondes pouvant cependantdevenir à polarisation elliptique. Etant donné que le même milieudépolarisant agit sur chaque onde, les axes de l’ellipse de la premièreonde tournante resteront intimement alignés aux axes correspondants del’ellipse de la seconde onde tournante. Avec le récepteur selon un modede réalisation préféré de la présente invention, comme décrit de façonplus détaillée ci-dessous, de telles ondes elliptiques peuvent êtresremises à l’état initial en ondes polarisées circulairement et isolées,éliminant ainsi les effets potentiellement désastreux sur les ondesprovoqués par la précipitation et la réflexion/diffraction à partird’obstacles.
Le centre de commande 20 peut transmettre desprogrammes multicanaux possédant une diversité de contenu et deformats de signaux à un abonné 22 et/ou un abonné 24. Le centre decommande 20 peut également recevoir des signaux de retour à partir del’abonné 22 et/ou l’abonné 24 et effectuer une commutation et uneaffectation des canaux disponibles selon les besoins de l’abonné 22et/ou de l’abonné 24.
Le centre de commande 20 comprend, de préférence, uneantenne qui possède une diversité substantielle quant à son diagrammede rayonnement, en particulier en ce qui concerne la couvertureazimutale. Bien qu’une polarisation circulaire complète dans toutes lesdirections puisse ne pas être possible, la polarisation elliptique avec uneexcentricité relativement modérée sur une zone de distributionimportante est réalisable. -La zone de précipitation 30, l’immeuble 26 et l’immeuble 28peuvent modifier la polarisation des signaux en trajectoire à deux voies32 et/ou en trajectoire à deux voies 34. Si l’excentricité dans l’ellipseprescrite par le vecteur de champ n’est pas importante, par exempleinférieure à approximativement 0,97, les deux signaux de rotation danschacune des trajectoires à deux voies 32 et trajectoire à deux voies 34 14 010623 peuvent être discriminés avec le récepteur selon la présente invention.Dans des circonstances relativement extrêmes, chaque signal tournantpeut approcher la polarisation linéaire le long de la même direction,comme résultat d’une réflexion sous un angle d’incidence proche del’angle de Brewster. Dans de telles circonstances, une trajectoire designal alternative peut être choisie, ou, si aucune trajectoire de signalalternative n’est disponible, un centre de commande supplémentaire 20ou un poste de relais peut être installé. Etant donné que l’agencementdu centre de commande supplémentaire 20 ou du poste de relais estdéterminé par la puissance du signal et/ou par la dégradation depolarisation spécifique à un environnement donné, le procédé et ledispositif de communications électromagnétique selon la présenteinvention diffère des systèmes de distribution cellulaires conventionnels.De tels systèmes conventionnels utilisent un diagramme cellulairerégulier avec une zone cellulaire fixée pour couvrir une zone d’abonnés.
En fonction du diagramme de rayonnement requis, le centrede commande 20 peut posséder plus d’une antenne. Selon un autremode de réalisation préféré de l’invention, des antennes séparées quisont alignées pour un recouvrement optimal en couverture sont utiliséespour émettre et recevoir, respectivement.
Comme montré sur la Fig. 2, un multiplexeur 46 peutrecevoir des signaux depuis l’antenne 41 et l’émetteur 42,simultanément. La commande 50 coordonne, de préférence, lesfonctions du récepteur et de l’émetteur-récepteur, et elle peut fournirl’attribution des canaux ou d’autres services. Etant donné que tous leséléments d’alimentation possèdent une isolation de signal finie, unepartie du signal provenant de l’émetteur 42 est, de préférence, injectéedans l’isolateur de signal 48 pour une suppression de signal appropriée,de façon que la sensibilité du récepteur puisse être maintenue proche desa valeur intrinsèque. Une isolation de signal supplémentaire peut êtreobtenue par l’affectation de canaux spécifiques pour la réceptionuniquement, et à travers l’utilisation de réseaux de filtres et de détectionsynchrone. Un démodulateur 40 et un modulateur 44 peuvent utiliser destechniques de modulation à spectre dispersé, ou toutes autres 15 010623 techniques de modulation connues par l’homme du métier, de façon à augmenter davantage la capacité des canaux et l’isolation des signaux.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention,l’abonné 22 et/ou l’abonné 24 utilisent une antenne à directivité élevée.Par l’utilisation d’un réflecteur et d’alimentations appropriées, ou deréseaux microbandes, des largeurs de faisceau, telles que -3 dB,inférieures à approximativement 5°, peuvent être obtenues au moyend’une antenne qui possède un diamètre inférieur à approximativement30,48 cm (12 pouces), à des fréquences d’approximativement 28 GHz.Une telle antenne élimine généralement la dégradation due à lapropagation à plusieurs voies. En outre, un signal de retour provenantde l’abonné 22 vers le centre de commande 20 peut être émis en suivantle signal émis vers l’abonné 22 depuis le centre de commande 20. Lanature réciproque des processus de propagation d’ondes avant et arrièreassure la préservation du sens de polarisation entre les signaux, etgarantit une voie de retour vers le centre de commande 20, si l’abonné22 a suffisamment de puissance. Etant donné que l’antenne de l’abonné22 est hautement directive, un gain de directivité important peut êtreobtenu de façon que la puissance requise pour le signal à partir del’abonné 22 vers le centre de commande 20 peut être inférieure à100 milliwatts, et donc à l’intérieur de la gamme des amplificateurs àsemi-conducteurs.
Outre la fourniture de communications au centre decommande 20, le centre de commande 20 peut utiliser le signal de retourde l’abonné 22 pour ajuster le niveau de puissance de l’émetteur pourcompenser l’affaiblissement si nécessaire. La modulation et ladémodulation d’un signal multiplex peuvent être obtenues par un réseaude modulateurs et de démodulateurs possédant des capacités depoursuite en fréquence.
La Fig. 3 illustre une vue schématique d’une partierécepteur adaptée d’un émetteur-récepteur selon un mode de réalisationpréféré de la présente invention. L’antenne 41 peut recevoir deux ondestournant de façon opposée l’une par rapport à l’autre. Selon un mode deréalisation préféré de l’invention, l’antenne 41 comprend une 16 010623 alimentation en mode orthogonal. Des composants de chacune des deuxondes entrent dans le canal 56 et le canal 58. L’oscillateur 64 et lesmélangeurs 60, 62 reconvertissent les fréquences des signaux dans lescanaux 56, 58 en une fréquence intermédiaire (Fl). Si les signaux dansle canal 56 et la canal 58 présentent une grandeur équivalente, lessignaux sont dérivés d’ondes polarisées circulairement. Si des signauxpolarisés elliptiquement sont reçus, le signal dans le canalcorrespondant à l’alimentation de l’antenne 41 alignée avec l’axe majeurde l’ellipse aura une grandeur supérieure au signal dans le canalcorrespondant à l’alimentation de l’antenne 41 alignée avec l’axe mineurde l’ellipse. Un amplificateur de commande de gain automatique 66 et unamplificateur de commande de gain automatique 68 sont, de préférence,couplés électriquement à un amplificateur différentiel 73 par des diodes71, 70, respectivement. Les amplificateurs de commande de gainautomatiques 66 et 68 fonctionnent, de préférence, de façonpratiquement identique l’un par rapport à l’autre, et ils peuvent doncégaliser à peu près l’intensité des signaux dans les canaux 56, 58.
Les canaux 56, 58 sont, de préférence, couplésélectriquement au détecteur de phase 88 par le délimiteur 84 et ledélimiteur 86. Le détecteur de phase 88 émet un signal à un moteur 90par l’intermédiaire de l’amplificateur 89 en fonction d’une différence dephase entre les signaux dans le canal 56 et les signaux dans le canal58. Le moteur 90 peut être un servomoteur qui règle l’antenne 41 enfonction du signal du détecteur de phase 88. Une relation de phase enquadrature peut être rendue aux signaux dans les canaux 56, 58 entournant les alimentations de l’antenne 41 en mode orthogonal avec lesaxes majeur et mineur des ellipses des signaux tournant.
Etant donné que les deux ondes tournant de façon opposéel’une par rapport à l’autre sont chacune absorbées par chaquealimentation de l’antenne en mode orthogonal, des composantes dechaque onde tournante sont présentes dans chacun des canaux 56 et58. Le récepteur selon un mode de réalisation préféré de l’invention isolel’une des ondes tournantes de l’un des canaux 56, 58, et l’autre ondetournante de l’autre canal 56, 58. Un exemple de la façon dont cela est 17 010623 obtenu suit ci-après.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, deuxcomposantes vectorielles électriques d’une première onde tournant dansune direction particulière peuvent être identifiées sous C et jC, oùj =+90°. Ainsi, la phase du vecteur jC devance la phase du vecteur C de90°. Les deux composantes vectorielles électriques d’une seconde ondetournant de façon opposée par rapport à la première onde peuvent êtreidentifiées sous D et -jD, où -j=-90°. Ainsi, la phase du vecteur -jD suit laphase du vecteur D de 90°. Assumons que la composante C de lapremière onde et la composante D de la seconde onde sont absorbéespar la conduite correspondant au canal 56. Assumons également que lacomposante jC de la première onde et la composante -jD de la secondeonde sont absorbées par la conduite correspondant au canal 58. Lecanal 58, après avoir été reconverti à une Fl, se scinde en un secondcanal désigné par la référence numérique 58’, comme montré sur laFig. 3. Une moitié du signal comprenant les composantes jC et -jDentrera dans le canal 58’ et sera décalée en phase sur 90° par ledécaleur de phase 75. Après le décalage de phase, les phases descomposantes dans le canal 58’ seront de : jC / 90° = -C, et -jD / 90° = D.Ainsi, après que le décaleur de phase 75 a agit sur le signal dans lecanal 58’, les composantes du signal du canal 58’ entrant dans lemultiplexeur de puissance 78 sont -C et D. Le multiplexeur de puissance78 combine les composantes -C et D du canal 58’ avec les composantesC et D présentes dans le canal 56. La composante C du canal 56 et lacomposante -C du canal 58’ s’annulent mutuellement, ne laissant qu’unsignal présent dans le canal 56, qui est l’onde tournante désignéesous D.
De façon analogue, l’onde tournante désignée sous C estisolée dans le canal 58. Une moitié des composantes C et D du canal 56entre dans le canal 56’. Un décaleur de phase 76 décale les phases descomposantes C et D de +90°. Il en résulte que C / 90° = jC, etD / 90° = jD. Le multiplexeur de puissance 80 combine les composantesjC et jD du canal 56’ avec les composantes jC et -jD du canal 58. Lescomposantes jD du canal 56’ annulent les composantes -jD du canal 58, 18 010623 ne laissant qu’une seule onde tournante désignée sous C dans le canal 58.
Les signaux isolés dans les canaux 56, 58, suivant lesmultiplexeurs de puissance 78, 80, sont indépendants et peuvent êtredémodulés conformément au procédé de modulation utilisé par le centrede commande 20. Le filtre et le circuit PLL 82 peuvent être utilisés poursuivre l’oscillateur local 64, et pour une démodulation synchrone, sinécessaire.
La Fig. 4 montre une représentation schématique de lapartie récepteur d’un émetteur-récepteur selon un autre mode deréalisation préféré de l’invention. Le récepteur illustré sur la Fig. 4 utiliseune commande d’antenne à rayonnement zénithal réduit 100 poursélectionner une antenne 41 parmi plusieurs. Le multiplexeur depuissance 99 reçoit une partie des signaux du canal 56 et du canal 58.En fonction de soit l’intensité du signal du multiplexeur de puissance 99,soit d’une différence en phase entre les signaux dans le canal 56 et lessignaux dans le canal 58, la commande d’antenne à rayonnementzénithal réduit sélectionne une antenne particulière 41 qui fournit uneintensité de signal suffisante.
Etant donné que la relation entre l’alimentation de chacunedes antennes et les axes de l’ellipse des ondes tournantes estquelconque, les signaux dans le canal 56 peuvent ne pas être enquadrature avec les signaux dans le canal 58. Ainsi, la commande dedéphasage en quadrature selon la présente invention peut être utiliséepour remettre à l’état initial le déphasage en quadrature entre lessignaux dans le canal 56 et les signaux dans le canal 58. Selon un modede réalisation préféré de l’invention, le multiplicateur 88 reçoit descomposantes des signaux dans les canaux 56 et 58. Le signal de sortiedu multiplicateur 88 est amené au décaleur de phase électronique 104par l’amplificateur 89. Le décaleur de phase électronique 104 restaure larelation de déphasage en quadrature entre les signaux dans le canal 56et les signaux dans le canal 58. Selon un autre mode de réalisationpréféré de l’invention, une paire de commandes de déphasage enquadrature, telle qu’une paire de décaleurs de phase électroniques, peut 19 010623 être utilisée pour restaurer le déphasage en quadrature.
Le récepteur illustré dans la Fig. 4 n’exige aucune pièce mobile. Cela est particulièrement approprié pour des applications où lacompacité et/ou la faible consommation de courant sont des facteurs 5 importants. Une telle conception peut être mise en oeuvre avec descircuits intégrés monolithiques.
Des amplificateurs de fréquence intermédiaires 65, 67peuvent augmenter l’intensité des signaux dans les canaux 56, 58.Comme dans le récepteur illustré schématiquement sur la Fig. 3, les 10 signaux dans les canaux 56, 58 peuvent être remis à l’état initial depolarisation circulaire par des amplificateurs de commande de gainautomatiques 66, 68. Les ondes tournantes peuvent être isolées l’une del’autre par des décaleurs de phase 75, 76 et des multiplexeurs depuissance 78, 80. Les diviseurs de puissance 92, 94 peuvent fournir une 15 partie des signaux dans les canaux 56, 58 au filtre et circuit PLL 82 poursuivre l’oscillateur local 64, et la démodulation synchrone.
Alors que dans la description ci-dessus, cette invention aété décrite en rapport avec certains modes de réalisation préférés decelle-ci, et que beaucoup de détails ont été avancés à titre d’illustration, 20 il apparaîtra à l’homme de l’art que l’invention est susceptible decomporter des modes de réalisation supplémentaires et que certains desdétails décrits ici peuvent être variés considérablement sans départir desprincipes de base de l’invention.

Claims (23)

  1. 20 010623 REVENDICATIONS
    1. -Procédé de communications au moyen d’ondesélectromagnétiques comprenant les étapes consistant à : recevoir la première onde tournante précitée, descomposantes (C; jC) de la première onde tournante précitée entrantdans un premier canal (56) et un deuxième canal (58), et isoler ladite première onde tournante d’au moins l’un despremier canal (56) et deuxième canal (58), le premier canal précité étantdivisé en une voie primaire (56) du premier canal et une voie secondaire(56) du premier canal, le deuxième canal étant divisé en une voieprimaire (58) du deuxième canal et une voie secondaire (58’) du secondcanal, décaler une première phase de la voie secondaire (56’) dupremier canal précité et combiner celle-ci avec la voie primaire (58)précitée du deuxième canal, et décaler une deuxième phase de la voie secondaire (58’) dudeuxième canal précité et combiner celle-ci avec la voie primaire (56)précitée du premier canal.
  2. 2, - Procédé de communications au moyen d’ondesélectromagnétiques comprenant les étapes consistant à : transmettre une première onde tournante et une deuxièmeonde tournante simultanément, la deuxième onde tournante précitéetournant à l'opposé de la première onde tournante précitée; recevoir la première onde tournante précitée et la deuxièmeonde tournante précitée, des composantes (C; jC) de la première ondetournante précitée et des composantes (D; -jD) de la deuxième ondetournante précitée entrant dans un premier canal (56) et un deuxièmecanal (58), et isoler au moins une desdites première onde tournante etdeuxième onde tournante d’au moins l’un des premier canal (56) etdeuxième canal (58), le premier canal précité étant divisé en une voieprimaire (56) du premier canal et une voie secondaire (56) du premiercanal, le deuxième canal étant divisé en une voie primaire (58) du 21 010623 deuxième canal et une voie secondaire (58’) du second canal, décaler une première phase de la voie secondaire (56’) du premier canal précité et combiner celle-ci avec la voie primaire (58)précitée du deuxième canal, et décaler une deuxième phase de la voie secondaire (58’) dudeuxième canal précité et combiner celle-ci avec la voie primaire (56)précitée du premier canal.
  3. 3, - Procédé suivant l’une des revendications 1 ou 2,comprenant, en outre, la détection d’une différence entre une premièreintensité du premier canal précité (56) et une deuxième intensité dudeuxième canal précité (58), et une égalisation de la première intensitéprécitée et de la deuxième intensité précitée.
  4. 4, - Procédé suivant l’une des revendications 1 ou 2,consistant, en outre, à abaisser une première fréquence dudit premiercanal jusqu’à une première fréquence abaissée et à abaisser unedeuxième fréquence dudit deuxième canal (58) jusqu’à une deuxièmefréquence abaissée.
  5. 5, -Procédé suivant l’une des revendications 1 ou 2,caractérisé en ce que ladite première fréquence abaissée estéquivalente à ladite deuxième fréquence abaissée.
  6. 6, - Procédé suivant l’une quelconque des revendicationsprécédentes, caractérisé en ce que ladite première phase est décalée de90° et/ou en ce que ladite deuxième phase est décaléed’approximativement 90°.
  7. 7, - Procédé suivant l’une des revendications 1 ou 2,comprenant, en outre, le calcul d’une valeur de différence de phaseentre une première phase dudit premier canal (56) et une deuxièmephase dudit deuxième canal (58), et une émission d’un signal dedifférence de phase en fonction de ladite valeur de différence de phase.
  8. 8, - Procédé suivant la revendication 7, comprenant, enoutre, le réglage d’une alimentation d’antenne (46) en fonction duditsignal de différence de phase.
  9. 9, - Procédé suivant l’une des revendications 1 ou 2,comprenant, en outre, la détection d’une première phase dudit premier 22 010623 canal (56) et la détection d’une deuxième phase dudit deuxième canal(58) et le réglage de l’une desdites première phase et deuxième phasepour assurer une différence de phase prédéterminée entre laditepremière phase et ladite deuxième phase.
  10. 10, -Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ceque ladite différence de phase prédéterminée est d’environ 90°.
  11. 11, -Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en cequ’un décaleur de phase électronique règle l’une desdites premièrephase et deuxième phase pour assurer une différence de phaseprédéterminée entre ladite première phase et ladite deuxième phase.
  12. 12, -Procédé suivant l’une des revendications 1 ou 2,comportant, en outre, le calcul d’une valeur de différence de phase entreune première phase dudit premier canal (56) et une deuxième phasedudit deuxième canal (58), et la sélection d’au moins une ou plusieursalimentations d’antenne (46) en fonction de ladite valeur de différencede phase.
  13. 13, -Procédé suivant l’une des revendications 1 ou 2,comportant, en outre, la sélection d’au moins une parmi plusieursalimentations d’antenne (46) en fonction d’une première intensité duditpremier canal (56) et d’une deuxième intensité dudit deuxièmecanal (58).
  14. 14, -Procédé suivant l’une des revendications 1 ou 2,comportant l’émission de ladite première onde tournante et de laditedeuxième onde tournante à partir d’un poste de transmission interactif, etla réception de ladite première onde tournante et de ladite deuxièmeonde tournante par plusieurs postes de réception interactifs.
  15. 15, -Procédé suivant la revendication 14, dans lequel, enoutre, au moins l’un desdits postes de réception interactifs émet unpremier signal audit poste de transmission interactif en fonction d'aumoins l’une desdites première onde tournante et deuxième ondetournante.
  16. 16, -Dispositif de communications avec ondes électromagnétiques, comprenant : 010623 23 des moyens de transmission (41) pour transmettre une première onde tournante; des moyens de réception destinés à recevoir laditepremière onde tournante, les composantes (C; jC) de ladite premièreonde tournante entrant dans un premier canal (56) et un deuxième canal(58); ledit premier canal (56) étant divisé en une voie primaire (56) dupremier canal et une voie secondaire (56’) du premier canal, leditdeuxième canal (58) étant divisé en une voie primaire (58) du deuxièmecanal et en une voie secondaire (58’) du second canal; des moyens d’isolation (48) destinés à isoler au moins l’unedesdites première onde tournante desdits premier canal (56) etdeuxième canal (58); et des premiers moyens de décalage de phase (76) et despremiers moyens de combinaison (80) destinés à décaler en phase etrespectivement à combiner une première phase de la voie secondaire(56’) du premier canal (56) avec la voie primaire (58) précitée dudeuxième canal, et des deuxièmes moyens de décalage de phase (75) et desdeuxièmes moyens de combinaison (78) destinés à décaler et,respectivement, à combiner une deuxième phase de la voie secondaire(58’) du deuxième canal précité avec la voie primaire (56) du premiercanal précitée.
  17. 17,-Dispositif de communications avec ondesélectromagnétiques, comprenant : des moyens de transmission (41) pour transmettre unepremière onde tournante; et une deuxième onde tournantesimultanément, ladite deuxième onde tournante tournant à l’encontre/àl’opposé de ladite première onde tournante; _des moyens de réception destinés à recevoir laditepremière onde tournante et ladite deuxième onde tournante, lescomposantes (C; jC) de ladite première onde tournante et lescomposantes (D, -jD) de ladite deuxième onde tournante entrant dans unpremier canal (56) et un deuxième canal (58); ledit premier canal (56)étant divisé en une voie primaire (56) du premier canal et une voie 24 010623 secondaire (56’) du premier canal, ledit deuxième canal (58) étant divisé en une voie primaire (58) du deuxième canal et en une voie secondaire (58’) du second canal; des moyens d’isolation (48) destinés à isoler au moins l’unedesdites première onde tournante et deuxième onde tournante d’aumoins l’un desdits premier canal (56) et deuxième canal (58); et des premiers moyens de décalage de phase (76) et despremiers moyens de combinaison (80) destinés à décaler en phase etrespectivement à combiner une première phase de la voie secondaire(56’) du premier canal (56) avec la voie primaire (58) précitée dudeuxième canal, et des deuxièmes moyens de décalage de phase (75) et desdeuxièmes moyens de combinaison (78) destinés à décaler et,respectivement, à combiner une deuxième phase de la voie secondaire(58’) du deuxième canal précité avec la voie primaire (56) du premiercanal précitée.
  18. 18. - Dispositif suivant l’une des revendications 16 ou 17,comprenant, en outre, des moyens de détection (73) destinés à détecterune différence entre une première intensité du premier canal précité (56)et une deuxième intensité du deuxième canal précité (58), et uneégalisation de la première intensité précitée et de la deuxième intensitéprécitée.
  19. 19. -Dispositif suivant l’une quelconque desrevendications 16 à 18, comprenant, en outre, des moyens de calculdestinés à calculer une valeur de différence de phase entre unepremière phase dudit premier canal (56) et une deuxième phase duditdeuxième canal (58), et une émission d’un signal de différence de phaseen fonction de ladite valeur de différence de phase.
  20. 20. - Dispositif suivant la revendication précédente,comprenant, en outre, des moyens de réglage pour mettre au point unealimentation d’antenne (46) en fonction dudit signal de différence dephase.
  21. 21. -Dispositif suivant l’une quelconque des revendications 16 à 20, comprenant, en outre, des premier, 010623 25 respectivement, deuxième moyens de détection (88) destinés à détecterune première phase dudit premier canal (56) et la détection d’unedeuxième phase dudit deuxième canal (58) et le réglage de l’unedesdites première phase et deuxième phase pour assurer une différence 5 de phase prédéterminée entre ladite première phase et ladite deuxièmephase.
  22. 22, - Dispositif suivant l’une quelconque des revendications 16 à 21, comprenant, en outre, des moyens de calculadditionnels, respectivement des moyens de sélection destinés au calcul 10 d’une valeur de différence de phase entre une première phase duditpremier canal (56) et une deuxième phase dudit deuxième canal (58), etla sélection d’au moins une ou plusieurs alimentations d’antenne (46) enfonction de ladite valeur de différence de phase.
  23. 23, - Dispositif suivant l’une quelconque des 15 revendications 16 à 22, comprenant, en outre, des moyens de sélection additionnels destinés à sélectionner au moins une parmi plusieursalimentations d’antenne (46) en fonction d’une première intensité duditpremier canal (56) et d’une deuxième intensité dudit deuxièmecanal (58).
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