Duplexeur fréquentiel à faible masse et faible encombrement

Abstract

 Un duplexeur de fréquence comprend une voie d'émission (64), une voie de réception (66), une voie d'antenne (68) dans lequel les voies d'émission et de réception (64, 66) sont branchées en parallèle au travers d'une jonction (50) à trois entrées à la voie d'antenne commune.
La voie d'émission (64), configurée pour laisser passer une première fréquence f1 d'émission vers la voie antenne (66) comprend un filtre d'émission (52) et un premier élément d'adaptation (61).
La voie de réception (66), configurée pour laisser passer une deuxième fréquence f2 en provenance de la voie antenne (68) comprend un filtre de réception (54) et un deuxième élément d'adaptation (62).
Le filtre d'émission (52) est fabriqué dans une première technologie définie par une première tenue de puissance maximale d'entrée, et le filtre de réception (54) est fabriqué dans une deuxième technologie définie par une deuxième tenue de puissance maximale d'entrée.
La réjection du filtre de réception (54) à la première fréquence f1 et l'impédance du deuxième élément d'adaptation (62) sont choisies pour rendre réelle et maximiser l'impédance d'entrée du filtre de réception en la zone effective de jonction (63), le rapport de l'impédance réelle maximale R sur la résistance caractéristique R0 exprimé en dB est supérieure à la différence exprimée entre la première tenue en puissance d'entrée maximale et la deuxième tenue en puissance d'entrée maximale, les première et deuxième tenues en puissance maximale étant exprimées en dBm.

Description

[0001] La présente invention concerne un duplexeur fréquentiel destiné à séparer des signaux d'émission et de réception compris dans une même bande de fréquence, par exemple la bande UHF, ou compris dans deux bandes de fréquences différentes, par exemple les bandes VHF et UHF, et un procédé de fabrication d'un tel duplexeur.

[0002] Un équipement d'émission et de réception de signaux radioélectriques, par exemple un transpondeur de télécommandes et de télémesures d'une sonde martienne, peut être désensibilisé voire endommagé en cas de présence de signaux de fort niveau sur l'antenne de réception.

[0003] Si l'antenne de réception est mutualisée avec une antenne d'émission dans la même bande de fréquence, ou dans une large bande couvrant à la fois la bande d'émission et la bande de réception, un dispositif doit permettre d'isoler et de protéger le récepteur.

[0004] Dans le cas d'une transmission utilisant un accès par duplexage fréquentiel, il est classique d'avoirs recours à un duplexeur fréquentiel.

[0005] Pour un duplexeur qui est conçu pour fonctionner sur des fréquences d'émission et de réception bien définies, les fréquences doivent bien entendu être différentes et suffisamment éloignées afin d'obtenir une réjection suffisante du signal d'émission et du bruit ramené à la fréquence de réception.

[0006] De plus, pour un duplexeur la notion de tenue en puissance du duplexeur est un paramètre important à considérer.

[0007] En particulier, la puissance résiduelle observée sur la voie de réception en entrée du filtre de réception à la fréquence d'émission doit être compatible d'un niveau maximal de puissance admissible par le filtre de réception, appelé tenue en puissance d'entrée maximale.

[0008] Le niveau maximal de puissance admissible pour un filtre quelconque fabriqué dans une technologie prédéterminée est égal à la puissance à partir de laquelle les paramètres du filtre se modifient de manière temporaire ou définitive. Cela peut mener au claquage du filtre qui devient en permanence un circuit ouvert ou fermé.

[0009] C'est pourquoi dans le respect de cette exigence de sécurité de fonctionnement, la technologie du filtre de réception est classiquement identique en termes de tenue de puissance à celle du filtre d'émission.

[0010] La technologie actuelle, utilisée pour réaliser les filtres des duplexeurs des équipements de communication radiofréquences implique ainsi un dispositif qui peut être lourd et encombrant. Sur un équipement spatial, cela peut se traduire en temps de mission réduits, en particulier sur des micro- et nano- satellites dépourvus de propulsion.

[0011] Le problème technique est de diminuer la masse et l'encombrement du duplexeur fréquentiel.

[0012] A cet effet l'invention a pour objet un duplexeur en fréquence destiné à être raccordé à une antenne comprenant :

une voie d'émission ayant un premier port d'entrée;

une voie de réception ayant un deuxième port de sortie;

une voie d'antenne ayant un port d'entrée et de sortie; et

une jonction de la voie d'émission, de la voie réception, et de la voie d'antenne, ayant une première borne entrée, une deuxième borne entrée, une troisième borne d'entrée, et une zone locale effective de jonction des première, deuxième et troisième bornes d'entrée ;

la voie émission étant délimitée entre le premier port d'entrée et la zone effective de jonction en passant par la première borne d'entrée, étant configurée pour fonctionner à une première fréquence f1 d'émission en étant adaptée à la première fréquence f1 sur une impédance réelle caractéristique R0 et pour laisser passer une première puissance électromagnétique prédéterminée à la première fréquence f1, et comportant connectés en série depuis le premier port d'entrée un filtre d'émission et un premier élément d'adaptation ;

la voie de réception étant délimitée entre la zone effective de jonction et le deuxième port de sortie en passant par la deuxième borne d'entrée, étant configurée pour fonctionner à une deuxième fréquence f2 de réception en étant adaptée sur l'impédance caractéristique R0, et comportant connectés successivement en série depuis la zone effective de jonction un filtre de réception et un deuxième élément d'adaptation ;

la voie d'antenne étant délimitée entre la zone effective de jonction et le troisième port d'entrée et de sortie en passant par la troisième borne d'entrée, étant configurée pour fonctionner aux première et deuxième fréquences f1, f2 en étant adaptée à l'impédance caractéristique R0 ; et

le filtre d'émission étant configuré pour laisser passer la première fréquence f1 d'émission et rejeter la deuxième fréquence f2 de réception ;

le filtre de réception étant configuré pour laisser passer la deuxième fréquence f2 de réception et rejeter la première fréquence f1 d'émission à un niveau de rejection rej1 par rapport à la deuxième fréquence f2;

caractérisé en ce que
le filtre d'émission est fabriqué dans une première technologie caractérisée par une première tenue de puissance maximale d'entrée, et
le filtre de réception est fabriqué dans une deuxième technologie caractérisé par une deuxième tenue de puissance maximale d'entrée ;
la réjection rej1 du filtre de réception à la première fréquence f1 est choisie de sorte que, lorsque le filtre de réception est adapté au travers du réglage de l'impédance du deuxième élément d'adaptation pour présenter une impédance sensiblement réelle et maximale R à la première fréquence f1 en la zone effective de jonction, le rapport de l'impédance réelle maximale R sur la résistance caractéristique R0 exprimé en dB est supérieure à la différence exprimée entre la première tenue en puissance maximale et la deuxième tenue en puissance maximale, les première et deuxième tenues en puissance d'entrée maximale étant exprimées en dBm.

[0013] Suivant des modes particuliers de réalisation, le duplexeur fréquentiel comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :

• la différence entre la première tenue en puissance d'entrée maximale et la deuxième tenue en puissance d'entrée maximale est supérieure ou égale à 10 dB, de préférence à 20 dB ;
• la première technologie du filtre d'émission est une technologie de filtre comprise dans l'ensemble des filtres à cavités céramiques, des filtres à cavités à air ou vide, des filtres cavités refroidi par un dispositif de refroidissement consommateur d'énergie, et la deuxième technologie du filtre de réception est l'une des technologies de filtres comprise dans les filtres SAW, les filtres à ondes de volume BAW, les filtres LTCC, les filtres quartz ;
• le filtre de réception est configuré pour que la perte d'insertion du filtre de réception à la deuxième fréquence f2 est inférieure ou égale à 2 dB, la réjection du filtre de réception à la première fréquence étant inférieure à une valeur limite d'une configuration du filtre de réception pour laquelle la perte d'insertion est égale à 2 dB ;
• pour une réjection fixée rej1 du filtre de réception à la première fréquence f1, l'impédance du deuxième élément d'adaptation est configurée où l'impédance d'entrée de la voie réception en la zone effective de jonction est sensiblement réelle et maximale, et dans lequel
  pour une puissance d'entrée du filtre d'émission fixé exprimé en Watt correspond une tension de sortie U exprimée en volts du filtre d'émission à la première fréquence f1, une puissance active de valeur égale à la tension de sortie U du filtre d'émission au carré multipliée par le rapport linéaire de la partie réelle R0 de l'impédance caractéristique sur la partie réelle R de l'impédance d'entrée de la voie de réception en la zone effective de jonction à la première fréquence f1, est la puissance active reçue en entrée du filtre de réception ;
• la jonction est une jonction large bande comprenant des première, deuxième et troisième portions d'une ligne coaxiale de résistance caractéristique R0, réunies entre elles en la zone effective locale jonction et de longueurs prédéterminées, et
  la deuxième portion de ligne coaxiale est connectée au deuxième élément d'adaptation, et
  le premier élément d'adaptation et le deuxième élément d'adaptation sont externes à la jonction large bande et sont formés respectivement d'un premier tronçon et d'un deuxième tronçon de ligne coaxiale ayant la résistance caractéristique R0, et
  une longueur L de la deuxième portion de ligne coaxiale formant le deuxième élément d'adaptation est une longueur pour laquelle, la réjection du filtre de réception à la première fréquence f1 étant fixé, l'impédance d'entrée R de la voie réception en la zone effective de jonction est réelle et maximale ;
• la jonction comporte des première, deuxième et troisième portions d'une ligne à ruban ou micro-ruban d'impédance caractéristique R0, réunies entre elles en la zone effective locale de jonction et de longueurs prédéterminées, et
  la deuxième portion de ligne à ruban est connectée directement à l'entrée du filtre de réception et constitue le deuxième élément d'adaptation,
  la première portion de ligne à ruban est connectée directement à la sortie du filtre émission et constitue le premier élément d'adaptation, et
  la longueur (L2) de la deuxième portion de ligne à ruban ou micro-ruban formant le deuxième élément d'adaptation est une longueur pour laquelle, la réjection du filtre de réception à la première fréquence f1 étant fixé, l'impédance d'entrée R de la voie réception en la zone effective de jonction est réelle et maximale ; et
• dans lequel les fréquences f1 et f2 appartiennent à une même bande de fréquences.

[0014] L'invention a également pour objet un équipement de radiocommunication comprenant
un émetteur configuré pour émettre un signal électromagnétique à une première fréquence f1 et à une puissance d'émission ;
un récepteur configuré pour recevoir un signal électromagnétique à une deuxième fréquence f2 ;
une antenne radioélectrique configurée pour émettre un signal radioélectrique à la première fréquence f1 et à recevoir un signal radioélectrique à la deuxième fréquence f2 ;
un duplexeur défini tel que défini ci-dessus, dont le premier port d'entrée est connecté en sortie à l'émetteur, dont le deuxième port de sortie est connecté en entrée au récepteur, et dont le troisième port d'entrée et sortie est connecté en entrée à l'antenne ;
dans lequel la puissance électromagnétique exprimée en dBm et fournie par l'émetteur au duplexeur est comprise entre Padm1 - Lem1 - 5 dB et Padm1 - Lem1 où

[0015] Padm1 est la tenue en puissance d'entrée, exprimée en dBm, du filtre d'émission du duplexeur, et Lem1 est la perte d'insertion exprimée en dB du filtre d'émission du duplexeur.

[0016] L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un duplexeur fréquentiel, comprenant :

un première étape de fabrication d'un filtre d'émission dans une première technologie, le filtre d'émission étant configuré pour laisser passer une première fréquence f1 prédéterminée, pour supporter une première puissance d'entrée maximale à la première fréquence f1 appelée première tenue en puissance de la première technologie, et être adapté à la première fréquence f1 à une impédance caractéristique réelle R0,

une deuxième étape de fabrication d'un filtre de réception dans une deuxième technologie, le filtre de réception étant configuré pour laisser passer une deuxième fréquence f2 prédéterminée, pour supporter une puissance d'entrée maximale à la première fréquence f1 appelée deuxième tenue en puissance de la deuxième technologie, la première tenue en puissance de la première technologie étant supérieure à la deuxième tenue en puissance de la deuxième technologie, et la différence entre la première tenue en puissance de la première technologie et la deuxième tenue en puissance de la deuxième technologie étant supérieure ou égale à 10 dB,
la réjection du filtre de réception à la première fréquence f1 étant choisie de façon à ce que
lorsque le filtre de réception est connecté à une entrée d'une jonction à trois entrée ayant une zone effective de jonction et est adapté par un élément d'adaptation à la première fréquence f1, externe au filtre de réception et compris entre la zone effective de jonction et l'entrée du filtre de réception, pour que l'impédance d'entrée R du filtre de réception ramenée en la zone effective de jonction soit réelle et maximale,
le rapport de l'impédance réelle maximale R sur la résistance caractéristique R0 exprimé en dB est supérieure à la différence entre la première tenue en puissance d'entrée maximale et la deuxième tenue en puissance d'entrée maximale, les première et deuxième tenues en puissance maximale étant exprimées en dBm,

une troisième étape de fabrication d'une jonction à trois entrées ayant une zone locale effective de jonction, d'un premier élément d'adaptation, et d'un deuxième élément d'adaptation, l'impédance du deuxième élément d'adaptation à la première fréquence f1 étant choisie pour que, la réjection du filtre de réception à la première fréquence f1 étant fixé dans l'étape, l'impédance d'entrée R de la voie réception à la première fréquence f1 en la zone effective de jonction est réelle et maximale, et

une quatrième étape d'assemblage du filtre d'émission, du filtre de réception, de la jonction, du premier élément d'adaptation et du deuxième élément d'adaptation.

[0017] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description de plusieurs formes de réalisation qui vont suivre, données à titre d'exemples et faites en se référant aux dessins dans lesquels :

• la Figure 1 est une vue d'un équipement de radiocommunication incorporant un duplexeur en fréquence selon l'invention ;
• la Figure 2 une vue d'un premier mode de réalisation du duplexeur incorporé dans l'équipement de radiocommunication de la Figure 1 ;
• la Figure 3 est une vue du réglage de la voie réception du duplexeur utilisant des abaques de Smith ;
• la Figure 4 est un schéma électrique de la voie émission chargée par la voie de réception mettant en évidence une impédance d'entrée équivalente de la voie de réception à la fréquence d'émission ;
• La Figure 5 est un schéma électrique simplifié du schéma de la Figure 4 concernant les impédances vues en sortie du filtre d'émission ;
• la Figure 6 est une vue panoramique des tenues en puissance d'entrée des filtres en fonction de leurs technologies ;
• la Figure 7 est une vue d'un deuxième mode de réalisation du duplexeur en fréquence incorporé dans le transpondeur de la Figure 1 ;
• la Figure 8 est un ordinogramme d'un procédé de fabrication des duplexeurs des Figures 2 et 7.

[0018] Suivant la Figure 1, un équipement de radiocommunication 2, formant un ensemble d'émission et de réception, par exemple celui d'une sonde spatiale, comprend une antenne radioélectrique 4 configurée pour émettre et pour recevoir sur deux fréquences différentes, un émetteur 6 configuré pour émettre un signal électromagnétique à une première fréquence f1 d'émission, un récepteur 8 configuré pour recevoir un signal électromagnétique à une deuxième fréquence f2 de réception, et un duplexeur fréquentiel 10 reliant l'émetteur 6 et le récepteur 8.

[0019] La deuxième fréquence f2 de réception est éloignée de la première fréquence f1 d'une largeur d'espacement en fréquence désignée par Δf.

[0020] Dans le cas présent, les équipements sont configurés pour fonctionner dans une même bande fréquence, par exemple la bande de fréquence UHF (Ultra High Frequency). La première fréquence f1 d'émission et la deuxième fréquence f2 de réception appartiennent donc à la même bande de fréquence, ici la bande UHF.

[0021] En variante, les équipements fonctionnent sur une même bande fréquences ou sur deux bandes de fréquences différentes comprises dans les bandes HF (High Frequency) à partir de 100 KHz, la bande VHF( Very High Frequency), la bande UHF (Ultra High Frequency), la bande L, la bande S, la bande C, la bande X, la bande Ku, et la bande Ka.

[0022] L'antenne radioélectrique 4 est une antenne large bande ou à bande étroite configurée pour émettre à la première fréquence f1, respectivement pour recevoir à la deuxième fréquence f2 suivant un premier diagramme de rayonnement d'émission, respectivement un deuxième diagramme de rayonnement de réception.

[0023] L'antenne radioélectrique 4 comprend une unique borne d'entrée 12 connectée au duplexeur 10 par un premier câble coaxial 14 ayant une borne de connexion 16 au duplexeur.

[0024] L'ensemble formé par l'antenne 4 et le premier câble coaxial 14 est configuré pour présenter à la borne de connexion 16 au duplexeur une impédance d'entrée à la première fréquence f1, une impédance de sortie à la deuxième fréquence f2 de module sensiblement identique et égal à une même impédance caractéristique réelle de valeur 50 Ohms.

[0025] L'émetteur 6 est configuré pour émettre en une borne de sortie 18 un signal de forme sinusoïdale à la première fréquence f1 et de forte puissance à partir d'un signal ayant la même forme mais de bas niveau, fourni à une borne d'entrée 20 de l'émetteur 6.

[0026] La puissance d'entrée est ici égale à 40 dBm, c'est-à-dire 10 Watts, 1 dBm étant par définition une puissance électrique de 1 milliwatt délivrée à une charge résistive de 50 ohms.

[0027] L'émetteur 6 comprend de manière classique une chaine d'amplificateurs 22 à puissance intermédiaire connectés en série, suivie d'un amplificateur à puissance élevée 24 (dénommé en anglais HPA pour High Power Amplifier), l'amplificateur à puissance élevé 24 étant connecté en sortie à la borne de sortie 18 de l'émetteur 6.

[0028] L'émetteur 6 est adapté en sortie pour présenter en la borne de sortie 18 de l'émetteur une impédance de sortie dont la valeur est égale à la valeur de l'impédance caractéristique de 50 ohms.

[0029] L'émetteur 6 est raccordé au duplexeur 10 au travers d'un deuxième câble coaxial 26 d'impédance caractéristique égale à 50 Ohms, relié par une première extrémité 28 à la borne de sortie 18 de l'émetteur 4.

[0030] Le récepteur 8 est configuré pour recevoir en une borne d'entrée 30 de réception un signal de forme sinusoïdale à la deuxième fréquence f2 et de bas niveau, et pour fournir en une borne de sortie 32 du récepteur un signal de niveau élevé, obtenu par amplification du signal à bas niveau fourni à la borne d'entrée 30 du récepteur 8.

[0031] Le récepteur 8 comprend de manière classique, connectés en série, un amplificateur à faible bruit 34 et à gain faible (LNA pour Low Noise Amplifier) suivi d'une chaine d'amplificateurs 36 à gain élevé et à facteur de bruit supérieur au facteur de bruit de l'amplificateur à faible bruit 34.

[0032] L'amplificateur à faible bruit 34 est connecté en entrée à la borne d'entrée 30 du récepteur 8.

[0033] Le récepteur 8 est adapté en entrée pour présenter en la borne d'entrée 30 du récepteur une impédance d'entrée de valeur égale à celle de l'impédance caractéristique.

[0034] Le récepteur 8 est connecté au duplexeur 10 au travers d'un troisième câble coaxial 38 d'impédance caractéristique 50 Ohms, le troisième câble coaxial 38 étant relié par une première extrémité 40 à la borne d'entrée 30 du récepteur 8.

[0035] Le duplexeur en fréquence 10 comprend un premier port 42 d'entrée, un deuxième port 44 de sortie, et un troisième port 46 d'entrée et sortie.

[0036] Le premier port 42 d'entrée du duplexeur 10 est connecté à l'émetteur 6 au travers du deuxième câble coaxial 26 par une deuxième extrémité du deuxième câble coaxial.

[0037] Le deuxième port 44 de sortie du duplexeur 10 est connecté au récepteur 8 au travers du troisième câble coaxial 38 par une deuxième extrémité du troisième câble coaxial 38.

[0038] Le troisième port 46 d'entrée et sortie du duplexeur 10 est connecté à l'antenne 4 au travers du premier câble coaxial 14 par une deuxième extrémité du premier câble coaxial 14.

[0039] Le duplexeur 10 est adapté en entrée au premier port 42 d'entrée du duplexeur 10 pour présenter une impédance d'entrée à la première fréquence f1 égale à la valeur de 50 ohms de l'impédance caractéristique.

[0040] Le duplexeur 10 est adapté en sortie au deuxième port 44 de sortie du duplexeur pour présenter une impédance de sortie à la deuxième fréquence f2 égale à la valeur de 50 ohms de l'impédance caractéristique.

[0041] Le duplexeur 10 est adapté en entrée et en sortie au troisième port 46 d'entrée et sortie pour présenter une impédance de sortie à la première fréquence d'entrée f1 et une impédance d'entrée à la deuxième fréquence f2 égales à la valeur de 50 ohms de l'impédance caractéristique.

[0042] Le duplexeur 10 est configuré pour laisser passer depuis le premier port 42 d'entrée jusqu'au troisième port 46 de sortie un signal à la première fréquence f1.

[0043] Le duplexeur est configuré pour laisser passer depuis le troisième port 46 d'entrée jusqu'au deuxième port 44 de sortie un signal à la deuxième fréquence f2.

[0044] Le duplexeur 10 comprend une jonction adaptée 50 à trois entrées, un filtre d'émission 52 à la première fréquence f1 d'émission et un filtre de réception 54 à la deuxième fréquence f2 de réception.

[0045] Le filtre d'émission 52 est connecté en entrée au premier port 42 d'entrée du duplexeur 10 et en sortie à une première borne d'entrée 56 de la jonction adaptée 50 à trois entrées.

[0046] Le filtre de réception 54 est connecté en sortie au deuxième port 44 de sortie du duplexeur et en entrée à une deuxième borne d'entrée 58 de la jonction adaptée 50 à trois entrées.

[0047] Une troisième entrée 60 de la jonction adaptée 50 à trois entrées, est connectée au troisième port 46 d'entrée et sortie du duplexeur 10.

[0048] La jonction adaptée 50 à trois entrées est configurée pour mettre en parallèle le filtre d'émission 52 et le filtre de réception 54 en connectant les deux filtres 52, 54 sur une borne commune d'accès à l'antenne 4 qui est ici le troisième port 46 d'entrée et sortie du duplexeur 10.

[0049] Le filtre d'émission 52 est fabriqué dans une première technologie, par exemple ici la technologie des filtres à cavités céramiques.

[0050] Le filtre d'émission 52 est configuré pour laisser passer la première fréquence f1 d'émission f1 et pour rejeter à un certain degré la deuxième fréquence f2 de réception.

[0051] Le filtre d'émission 52 est adapté en sortie à la première fréquence f1 sur l'impédance caractéristique de 50 ohms.

[0052] La réjection du filtre d'émission 52 est choisie de façon à empêcher l'envoi d'énergie à la deuxième fréquence f2 de réception sur l'entrée du filtre de réception 54.

[0053] La réjection du filtre d'émission 52 à la deuxième fréquence f2 est égale au rapport de la puissance de sortie en sortie du filtre d'émission 52 d'un premier signal à la deuxième fréquence f2 sur la puissance de sortie d'un deuxième signal à la première fréquence f1, lorsque les puissances d'entrée des premier et deuxième signaux sont égales.

[0054] La rejection du filtre d'émission 52 est également égale au rapport du module de l'impédance de sortie Zem,out 2 du filtre d'émission 52 à la deuxième fréquence f2 sur le module de l'impédance de sortie Zem,out1 du filtre d'émission 52 à la première fréquence f1, l'impédance de sortie du filtre d'émission 52 à la première fréquence f1 étant ici supposée une résistance de 50 ohms.

[0055] Par exemple, la configuration du filtre d'émission 52 est celle d'un filtre dont la fonction de transfert présente trois pôles. Le filtre d'émission présente ici une perte d'insertion, notée L1, égale à 0,5 dB et une réjection à la deuxième fréquence f2 égale à 70 dB.

[0056] Le filtre de réception 54 est fabriqué dans une deuxième technologie, par exemple ici la technologie des filtres SAW à ondes de surfaces (SAW pour Surface Acoustic Wave).

[0057] Le filtre de réception 54 est configuré pour laisser passer la deuxième fréquence f2 de réception et pour rejeter à un certain degré la première fréquence f1 d'émission.

[0058] Le filtre de réception 54 est adapté en entrée et en sortie à la deuxième fréquence f2 sur une impédance caractéristique de 50 ohms.

[0059] La réjection du filtre de réception 54 à la première fréquence f1, désignée par rejf1, est choisie suffisamment élevée pour limiter le dimensionnement d'un point de compression trop élevé de l'amplificateur à faible bruit 34 placée en tête du récepteur 8.

[0060] La perte d'insertion du filtre de réception 54 est choisie suffisamment faible pour éviter une atténuation du filtre de réception à la deuxième fréquence f2 trop élevée qui augmenterait le facteur de bruit de l'ensemble formé par le récepteur 8 et le duplexeur 10.

[0061] La réjection du filtre de réception 54 à la première fréquence f1 est égale au rapport de la puissance de sortie en sortie du filtre de réception d'un troisième signal à la première fréquence f1 sur la puissance de sortie d'un quatrième signal à la deuxième fréquence f2, lorsque les puissances d'entrée des troisième et quatrième signaux sont égales.

[0062] A une rejection rejf1 donnée du filtre de réception 54 à la première fréquence f1 correspond une impédance d'entrée du filtre de réception 54 à la première fréquence f1, désignée par Zrec,in1, inférieure à l'impédance d'entrée du filtre de réception à la deuxième fréquence f2 qui est ici égale à 50 Ohms.

[0063] L'impédance d'entrée du filtre de réception à la première fréquence Zrec,in1 décroit lorsque le niveau de réjection à la première fréquence f1 augmente.

[0064] Ici, une configuration d'un filtre SAW du commerce est utilisée et la fonction de transfert d'un tel filtre présente cinq pôles. Le filtre de réception présente avec cette configuration d'exemple une perte d'insertion égale à 0,8 dB et une réjection à la première fréquence f1 égale à 50 dB.

[0065] Ici, l'impédance d'entrée du filtre de réception 54 à la première fréquence f1, Zrec,in1 est égale à environ + 2 ohms + j * 25 ohms, où j désigne le nombre complexe vérifiant la relation j²= -1.

[0066] De manière générale la performance en réjection d'un filtre quelconque dépend de la technologie du filtre, de la perte d'insertion et de l'espacement en fréquence Δf.

[0067] Pour une même technologie, la rejection augmente lorsque la perte d'insertion augmente ou lorsque l'espacement en fréquence augmente Δf.

[0068] La jonction adaptée 50 à trois entrées est configurée pour adapter au moyen d'un premier élément d'adaptation 61 le filtre d'émission 52 de façon à minimiser le niveau d'un signal électromagnétique envoyé depuis l'antenne 4 vers le filtre émission 52 à la deuxième fréquence f2.

[0069] La jonction adaptée 50 à trois entrées est configurée pour adapter au moyen d'un deuxième élément d'adaptation 62 le filtre de réception 54 de façon à minimiser le niveau d'un signal électromagnétique envoyé depuis le filtre d'émission 52 à la première fréquence f1 au filtre de réception.

[0070] A la première technologie utilisée pour la fabrication du filtre d'émission 52, ici la technologie des filtres à cavités céramiques est associée une première tenue de puissance maximale d'entrée Padm1 ,f1.

[0071] A la deuxième technologie utilisée pour la fabrication du filtre de réception, ici la technologie des filtres SAW, est associée une première tenue de puissance maximale d'entrée Padm2,f1.

[0072] La tenue en puissance maximale d'entrée, associée à la technologie utilisée pour la fabrication d'un filtre, est indépendante de la perte d'insertion du filtre et du nombre de pôles de la fonction de transfert du filtre, c'est-à-dire du nombre de cellules élémentaire du filtre.

[0073] Elle correspond en fait à la tenue en puissance d'entrée maximale d'une cellule élémentaire et d'abord celle de la première cellule d'attaque du filtre.

[0074] Pour une technologie de fabrication de filtre donnée, la tenue en puissance d'entrée maximale est la puissance d'entrée maximale admissible en termes de seuil de sécurité vis-à-vis du respect de l'intégrité physique du filtre.

[0075] En d'autres termes la tenue en puissance d'entrée maximale à une fréquence prédéterminée est la puissance d'entrée maximale à une fréquence prédéterminée au-delà de laquelle le filtre est dégradé par la modification temporaire ou définitive des ses paramètres.

[0076] En général, la tenue en puissance d'un filtre est spécifiée par le constructeur pour un signal dans la bande passante du filtre.

[0077] En toute rigueur, il convient de qualifier le filtre par des mesures de la tenue en puissance hors-bande du filtre dans une bande déterminée comme intéressante et pertinente.

[0078] Par exemple ici, dans le cas de la technologie des filtres SAW utilisée pour le filtre de réception, il convient de mesurer sur des filtres d'essai servant à la qualification, la tenue en puissance d'entrée maximale à la première fréquence f1, Padm2,f1.

[0079] En pratique, il est supposée que la tenue en puissance d'entrée maximale à la première fréquence f1, Padm2,f1 est sensiblement égale à la tenue en puissance d'entrée maximale à la deuxième fréquence f2, Padm2,f2 spécifiée par le constructeur, la validation de cette hypothèse devant faire l'objet d'un programme d'évaluation dans des applications comme celles du domaine spatial.

[0080] De manière générale, plus la tenue en puissance maximale d'entrée, associée à une technologie, est grande, plus la masse et l'encombrement du filtre fabriqué dans cette technologie sont grands.

[0081] Ainsi la tenue en puissance d'entrée maximale d'un filtre SAW étant nettement inférieure à la tenue en puissance d'entrée maximale d'un filtre à cavités céramiques, la masse et les dimensions d'un filtre SAW sont nettement inférieures à celle d'un filtre à cavités céramiques.

[0082] Ici, une technologie différente de fabrication étant mise en oeuvre pour le filtre d'émission et le filtre de réception, et une puissance de sortie du filtre d'émission étant prédéterminée en rapport avec une utilisation optimale de la technologie associée, le filtre de réception 54 et la jonction adaptée 50 sont configurés de sorte que :

• le niveau d'un signal électromagnétique envoyé depuis le filtre d'émission 52 à la première fréquence f1 au filtre de réception 54 est minimal dans une zone locale effective 63 de jonction des voies d'émission, de réception et d'antenne, et
• le niveau du signal minimal à la première fréquence f1 observée dans la zone locale effective 63 de jonction est inférieur à la tenue en puissance d'entrée maximale du filtre de réception 54.

[0083] En d'autre termes, la réjection rej1 du filtre de réception 54 à la première fréquence f1 est choisie de sorte que, lorsque le filtre de réception 54 est adapté au travers du réglage de l'impédance du deuxième élément d'adaptation 62 pour présenter une impédance sensiblement réelle et maximale R à la première fréquence f1 en la zone effective de jonction 63, le rapport de l'impédance réelle maximale R sur la résistance caractéristique R0 exprimé en dB est supérieure à la différence entre la première tenue en puissance maximale et la deuxième tenue en puissance maximale, les première et deuxième tenues en puissance d'entrée maximale étant exprimées en dBm.

[0084] La perte d'insertion du filtre d'émission 52 à la fréquence f1 étant désigné par L1, la puissance injectée par l'amplificateur à puissance élevée désignée par P1, la puissance de sortie du filtre d'émission P1out à la première fréquence est égale à P1-L1.

[0085] La relation suivante est vérifiée :

[0086] Ici, la puissance d'entrée du filtre d'émission 52 est maximisée pour tirer le meilleur parti de la technologie de filtre d'émission utilisée et alors P1-L1 est pris égal à Padm1,f1.

[0087] Par la suite, une première liaison 64 existant entre le premier port d'entrée 42 du duplexeur et la zone locale effective de jonction 63, une deuxième liaison 66 existant la zone locale effective de jonction 63 et le deuxième port 44 de sortie, une troisième liaison 68 existant entre la zone locale effective de jonction 63 et le troisième port 46 d'entrée et de sortie sont dénommées respectivement la voie d'émission, la voie de réception, et la voie d'antenne.

[0088] Suivant la Figure 2, un premier mode de réalisation 90 du duplexeur 10 de la Figure 1 comprend des éléments identiques désignés par les mêmes références.

[0089] Il s'agit des trois ports 42, 44, 46 du duplexeur, du filtre d'émission 52, et du filtre de réception 54.

[0090] Le duplexeur 90 comprend :

• une voie d'émission 102, configurée pour fonctionner à la première fréquence f1 d'émission et comportant connectés en série le filtre d'émission 52, un premier élément d'adaptation 104 du duplexeur 90, et une première portion 106 d'une jonction large bande 108 à trois entrées;
• une voie de réception 112, configurée pour fonctionner à la deuxième fréquence f2 de réception, et comportant connectés en série le filtre de réception 54, un deuxième élément d'adaptation 114 du duplexeur 90, et une deuxième portion 116 de la jonction large bande 108 ;
• une voie d'antenne 122, configurée pour laisser passer la première fréquence f1 d'émission et la deuxième fréquence f2 de réception, et comportant une troisième portion 124 de la jonction large bande 108.

[0091] La jonction large bande 108 à trois bornes d'accès comprenant des première, deuxième et troisième borne d'accès 126, 128, 130, la première borne d'entrée 126, la deuxième borne 128 de sortie étant respectivement connectées au premier élément d'adaptation 104, au deuxième élément d'adaptation 114, la troisième borne d'entrée et sortie 130 étant connectée au troisième port 46 d'entrée et sortie du duplexeur 90.

[0092] Un premier mode de réalisation de la jonction adaptée 50 de la Figure 1 est ainsi l'ensemble 132, délimité par la bordure rectangulaire en traits pointillés sur la Figure 2, et qui comprend la jonction large bande 108 à trois bornes d'accès 126, 128, 130 et les premier et deuxième éléments d'adaptation 104, 114 du duplexeur 90, les trois bornes d'accès 126, 128, 130 étant adaptées chacune à la valeur de l'impédance caractéristique de 50 Ohms dans les modes de fonctionnement du duplexeur fréquentiel 90,

[0093] La jonction large bande 108 est par exemple une jonction en T du commerce, adaptée en interne et configurée de façon a ce que :

• une première liaison d"émission entre la première borne d'accès 126 et la troisième borne d'accès 130 est adaptée à l'impédance caractéristique de 50 Ohms pour la première fréquence f1 d'émission lorsqu'une impédance d'ouverture de circuit est branchée sur la deuxième borne d'accès 128, et
• une deuxième liaison de réception entre la troisième borne d'accès 130 et la deuxième borne d'accès 128 est adaptée à l'impédance caractéristique de 50 Ohms pour la deuxième fréquence f2 de réception lorsqu'une impédance d'ouverture de circuit est branchée sur la première borne d'accès 126.

[0094] Les trois tronçons 106, 116, 124 de la jonction large bande 110 sont des tronçons de câble coaxial de même impédance caractéristique 50 Ohms disposés dans un même plan moyen confondu avec le plan de vue de la Figure 2. Les trois âmes des tronçons 106, 116, 124 sont représentées en trait pointillés et sont réunies en un seul tenant selon une forme de T dans une zone locale effective 134 de jonction. Le premier tronçon 106 ayant une première longueur et le deuxième tronçon 116 ayant une deuxième longueur sont disposés colinéaires et raccordés respectivement à la première borne d'accès 126 et à la deuxième borne d'accès 128. Le troisième tronçon 124 ayant une troisième longueur est disposé perpendiculairement au premier tronçon 106 et au deuxième tronçon 116. Chaque tronçon possède un plan de symétrie longitudinal, perpendiculaire au plan moyen de la jonction large bande 108 et vu de bout sur la Figure 2, les plans longitudinaux se coupant en un axe vu de bout sur la Figure 2 au travers d'un point P, représentatif de la zone effective 134 de jonction des trois tronçons. Ainsi la zone effective 134 de jonction contient le point P commun au plan moyen de la jonction large bande 108 en T et à l'axe d'intersection de plans longitudinaux des tronçons 106, 116, 124 orthogonaux au plan moyen.

[0095] Le point P sert de point de référence électrique pour les réglages d'adaptation du duplexeur 90, et plus particulièrement pour la détermination de l'impédance d'entrée équivalente de la voie réception 112 à la première fréquence f1, l'impédance déterminée en ce point P étant représentative de la puissance absorbée en entrée par le filtre de réception 54.

[0096] En effet, l'impédance d'entrée équivalente de la voie réception 112 à la première fréquence f1 résultant du réglage du duplexeur par le deuxième élément d'adaptation est une impédance à valeur réelle maximale. Ainsi la valeur réelle de l'impédance vue en entrée du filtre de réception est inférieure ou égale à l'impédance d'entrée équivalente de la voie réception 112 déterminée au point P.

[0097] Les impédances des tronçons de câble coaxial 106, 116, 124 sont caractérisées et leurs caractéristiques fournies par le constructeur de la jonction large bande 110. Ainsi il est possible de retrouver le point P par calcul et de déterminer des grandeurs électriques appliquées en ce point P telles que le courant et la tension, même si le point P n'est pas accessible pour y faire de mesures.

[0098] Pour une réjection fixée du filtre de réception 54 à la fréquence d'émission f1, une longueur L de la ligne coaxiale formant le deuxième élément d'adaptation 114 est associée pour laquelle le l'impédance électrique R présente au point effectif P de la jonction est réelle et maximale. La détermination de la longueur L du câble coaxial formant le deuxième élément d'adaptation 114 prend en compte l'effet du deuxième tronçon 116 de coaxial de la jonction large bande 108 au travers des caractéristiques de l'impédance du deuxième tronçon 116 fournies par le constructeur.

[0099] La puissance de sortie utilisée en sortie du filtre d'émission 52 fabriqué dans la première technologie est telle qu'elle est supérieure à la tenue en puissance d'entrée du filtre de réception 54 et inférieure à la tenue en puissance d'entrée du filtre d'émission 52 à la première fréquence f1.

[0100] La réjection du filtre de réception 54 fabriqué dans la deuxième technologie pour une puissance de sortie du filtre d'émission 52 prédéterminée est telle que le rapport exprimé en dB de l'impédance électrique R réelle au point effectif P de la jonction large bande 108 sur l'impédance caractéristique R0 est supérieure à la différence entre la puissance de sortie du filtre d'émission 52 à la première fréquence f1 et la tenue en puissance d'entrée maximale du filtre de réception 54 à la première fréquence f1, la puissance de sortie et la tenue en puissance d'entrée maximale étant exprimées en dBm.

[0101] Dans un cas limite, non utilisé en pratique, la puissance d'entrée du filtre d'émission 52 est égale à la tenue en puissance maximale du filtre d'émission 52 et la perte d'insertion du filtre d'émission 52 est supposée égale à zéro.

[0102] Dans ce cas limite, la réjection à la première fréquence f1 d'émission du filtre de réception 54 fabriqué dans la deuxième technologie est telle que le rapport exprimé en dB de l'impédance électrique réelle R d'entrée de la voie réception au point effectif de la jonction large bande 108 sur la résistance caractéristique R0 est supérieur à la différence entre la tenue en puissance d'entrée du filtre d'émission 52 à la première fréquence f1 et la tenue en puissance d'entrée du filtre de réception 54 à la première fréquence f1.

[0103] Dans la pratique, la puissance d'entrée injectée en entrée du filtre d'émission 52 présente une marge par rapport la tenue en puissance maximale du filtre d'émission 52 et la perte d'insertion est non nulle.

[0104] Ici, pour le duplexeur 90 considéré, la puissance d'entrée du filtre d'émission 52 à cavités céramiques est prise égale à 39,7 dBm, c'est-à-dire à une valeur inférieure à la puissance d'entrée maximale de la technologie du filtre d'émission. Compte tenu des pertes d'insertion du filtre d'émission et des pertes de connexion non nulles, la puissance de sortie du filtre d'émission 52 est alors égale à 39 dBm. Cette puissance est supérieure à la tenue en puissance d'entrée de 30 dBm du filtre de réception 54 fabriqué dans la technologie des filtres SAW.

[0105] Lorsque le deuxième élément d'adaptation 114 est réglé, la valeur réelle R de l'impédance d'entrée de la voie réception 112 maximisée vue au point effectif P de la jonction large bande 108 est égale à environ 1,6 kOhms et la puissance active calculée en ce point P est égale à 24 dBm, valeur qui est bien inférieure à la tenue en puissance d'entrée de 30 dBm d'un filtre SAW.

[0106] Il est à remarquer que dans le cadre du réglage complet du duplexeur, le premier élément d'adaptation 104 est réglé dans le premier mode de réalisation au travers de l'ajustement d'une longueur d'un câble coaxial de sorte que la partie réelle de l'impédance d'entrée de la voie émission à la deuxième fréquence f2 vue au point effectif P est maximale. Toutefois, il est à remarquer que ce réglage du premier élément d'adaptation 106 est indépendant du réglage du deuxième élément d'adaptation 116 qui concerne le problème de la tenue en puissance d'entrée du filtre de réception 54.

[0107] Suivant la Figure 3, le réglage du deuxième élément d'adaptation 114 est représenté sur un diagramme de Smith au travers de la progression le long de la voie de réception 112 depuis l'entrée du filtre de réception 54 jusqu'au point effectif de jonction P de la jonction large bande 108.

[0108] Il est à remarquer que le réglage du deuxième élément d'adaptation 114 peut être effectué en utilisant les abaques du diagramme de Smith comme illustré sur la Figure 3 ou être mis en oeuvre par un calcul analytique représentatif des opérations menées sur le diagramme de Smith au travers des abaques.

[0109] Un segment horizontal 202 représente les impédances réelles délimitées par une première extrémité 204 à gauche de la Figure 3 correspondant à un court circuit de résistance nulle et une extrémité 206 à droite sur la Figure 3 correspondant à un circuit ouvert de résistance infini. Le segment horizontal 202 est un diamètre d'un grand cercle 207 de rotation de la phase le long de la ligne.

[0110] Ici, un seul cercle 208 d'iso-résistance est illustré. Le cercle 208 est inscrit dans le grand cercle 207, il est tangent à ce grand cercle 207 en la deuxième extrémité 206 du segment 202. Les points du cercle 208 sont les points d'impédance z pour laquelle la résistance normalisée r à l'impédance caractéristique R0 est égale à 1.

[0111] Quatre courbes correspondant à des valeurs constantes de réactances normalisées x d'une impédance z normalisée à la valeur de l'impédance caractéristique R0 sont représentées.

[0112] A une première courbe 210, une deuxième courbe 212, une troisième courbe 214, une quatrième courbe 216 est associée une réactance normalisée égale à +1, +0,5, -1, - 0,5.

[0113] Une rotation autour du grand cercle dans le sens de la flèche 217 correspond à une remontée vers la source électromagnétique et vers le point effectif P de jonction.

[0114] L'impédance à la première fréquence f1, observée à l'entrée du filtre de réception 54 de technologie SAW pris comme exemple, est ici égale à +2 ohms - j * 15 ohms. Cette impédance est représentée sur la Figure 3 par un point désigné par A, comme intersection du cercle ayant r égal à 2/50 et de la courbe de réactance ayant x égal à -0,3.

[0115] Une longueur L du câble coaxial formant le deuxième élément d'adaptation 114 est déterminée à l'aide des abaques de Smith de sorte que l'impédance vue au point effectif P de jonction, représentée par la même lettre P sur le diagramme de Smith est réelle et maximale, et résulte de la remontée de la ligne en tournant autour du centre C du grand cercle dans le sens de la flèche 217 jusqu'à un point B du diagramme correspondant à la deuxième borne d'entrée de la jonction large bande 108. La différence des coordonnées entre les points B et A correspond à l'impédance du deuxième élément d'adaptation 114 et la différence des coordonnées entre les points B et P correspond à l'impédance de la deuxième portion 116 de la jonction large bande 108 dont la valeur est fournie par le constructeur de la jonction large bande.

[0116] L'impédance d'entrée de la voie réception 112 à la première fréquence f1 ainsi optimisée en P est égale à 1.6 kOhms, et correspond à la valeur de résistance atteignable sur le segment de droite 202.

[0117] Suivant la Figure 4, l'impédance d'entrée de la voie réception 112 à la première fréquence f1 ramenée à la sortie de la voie émission 102 en le point effectif de jonction P est l'impédance réelle maximale calculée par ajustement du deuxième élément d'adaptation 114 au travers de la longueur L1 de ligne coaxiale.

[0118] Suivant la Figure 5, de manière équivalente au schéma de la Figure 4, l'impédance de charge en sortie du filtre émission 52 à la première fréquence f1 est formée par une première résistance caractéristique R0, représentative de la voie émission 102 et de la voie d'antenne 122 adaptées sur l'impédance caractéristique à la première fréquence f1, branchée en parallèle à une deuxième résistance R représentative de l'impédance d'entrée de la voie réception à la première fréquence f1.

[0119] La puissance absorbée par la deuxième résistance R est égale au carré de la tension U délivrée en sortie du filtre émission 52 à la première fréquence f1 divisée par la résistance R.

[0120] Si Ps désigne la puissance de sortie du filtre d'émission 52 à la fréquence f1, on a la relation : Ps=U²/R0, et la puissance absorbée par la résistance R, désignée par P_aR, est égale à U²/R, soit :

[0121] La différence entre la puissance de sortie du filtre d'émission 51 et la puissance absorbée par la résistance R est égale à 10*log(R/R0) exprimé en dB.

[0122] La puissance d'entrée du filtre de réception 54 à la première fréquence f1 est prise égale à la puissance absorbée par la deuxième résistance R, ce qui a été vérifié par des mesures fines.

[0123] Il est à remarquer que les outils de simulation de lignes développés classiquement sont adaptés aux cas d'études dans lesquels la fréquence observée est la fréquence d'opération de la ligne pour laquelle les composants ont été adaptés suivant des impédances connus à cette fréquence, la caractérisation des impédances hors bande n'étant pas alors en général précisément déterminées. La modélisation décrite ci-dessus a été validée expérimentalement et a ainsi permis de mettre en évidence la possibilité d'utiliser une technologie du filtre de réception radicalement différente de la technologie du filtre d'émission, conduisant alors à une diminution significative de la masse et de la taille du duplexeur.

[0124] Ici, la taille du duplexeur a été diminuée dans un rapport de 2000 :1 avec un volume du filtre d'émission à résonateur diélectrique égal à 45x65x17 mm3 et un volume du filtre SAW de réception égal à 5x5x1 mm3.

[0125] Suivant la Figure 6, un panorama 302 des technologies de filtres est représenté partiellement par les zones d'occupation 304, 306, 308, 310, 311 de technologies en termes de puissances d'entrée d'opération et de tenues en puissance d'entrée maximales.

[0126] La puissance d'entrée d'opération d'un filtre, désignée par Win, est représentée sur un axe d'abscisse 312 ayant une échelle logarithmique et dont l'unité est exprimée en dBm.

[0127] La tenue en puissance d'entrée maximale d'un filtre, désigné par Wadm, est représentée sur un axe d'ordonnées 314 ayant une échelle logarithmique et dont l'unité est exprimée en dBm.

[0128] De manière générale, une technologie de filtre est un ensemble connu de matériaux et de procédés d'assemblage des matériaux entre eux permettant de réaliser des filtres et répertorié sous une dénomination communément admise par la personne de l'art.

[0129] De manière spécifique et en rapport avec l'invention, une technologie de filtre est un ensemble d'au moins une technologie de filtre au sens classique qui est caractérisée par un même ordre de grandeur de tenue en puissance d'entrée maximale.

[0130] Une première technologie de filtres au sens de l'invention est le groupe des filtres à cavités céramiques.

[0131] Une deuxième technologie de filtres au sens de l'invention est un groupe des technologies qui comprend les filtres électro-acoustiques à ondes de surface (en anglais SAW pour Surface Acoustic Wave), les filtres électro-acoustiques à ondes de volume (en anglais BAW pour Bulky Acoustic Wave)

[0132] Une troisième technologie de filtres est le groupe des filtres à cavités à air ou vide.

[0133] Une quatrième technologie de filtres est un groupe de filtres à cavités qui requiert un dispositif auxiliaire de refroidissement consommateur d'énergie.

[0134] Une cinquième technologie de filtres est le groupe des filtres à quartz.

[0135] La première technologie représentée par un premier motif 320 de hachurage occupe la première zone 304 de forme rectangulaire. La tenue en puissance d'entrée maximale est égale à environ 40 dBm, la puissance nominale d'entrée d'utilisation du filtre est comprise entre 25 dBm et 40 dBm.

[0136] La deuxième technologie représentée par un deuxième motif 324 de hachurage occupe la deuxième zone 306 de forme rectangulaire. La tenue en puissance d'entrée maximale est égale à environ 30 dBm, la puissance nominale d'entrée d'utilisation du filtre est comprise entre 0 dBm et 30 dBm, voire inférieure à 0 dBm.

[0137] La troisième technologie représentée par un troisième motif 328 de hachurage occupe la troisième zone 308 de forme rectangulaire. La tenue en puissance d'entrée maximale est égale à environ 50 dBm, la puissance nominale d'entrée d'utilisation du filtre est comprise entre 38 dBm et 50 dBm.

[0138] La quatrième technologie représentée par un quatrième motif 332 de hachurage occupe la quatrième zone 310 de forme rectangulaire. La tenue en puissance d'entrée est égale à au moins 60 dBm, et la puissance nominale d'entrée d'utilisation du filtre est comprise entre 48 dBm et au moins 60 dBm.

[0139] La cinquième technologie représentée par un cinquième motif 333 de hachurage occupe la cinquième zone 311 de forme rectangulaire. La tenue en puissance d'entrée est égale à au moins 20 dBm, et la puissance nominale d'entrée d'utilisation du filtre est comprise entre 8 dBm et au moins 20 dBm.

[0140] D'autres technologies peuvent être insérées dans ce panorama comme les technologies à composants discrets.

[0141] Une technologie à composants discrets est caractérisée par la technologie des composants discrets que sont les inductances et les condensateurs, elle-même étant caractérisée par la tenue en puissance et la bande de fréquences de fonctionnement des composants discrets.

[0142] Seules les combinaisons de technologie différentes présentant une différence de tenues en puissance maximale d'au moins 10 dB sont intéressantes en raison de gains de masse et de place substantiels et de la possibilité d'utiliser une puissance d'entrée du filtre d'émission proche de sa tenue en puissance d'entrée.

[0143] La couverture des différentes bandes de fréquences par différentes technologie doit être également prise en compte dans la sélection des combinaisons des technologies réalisables.

[0144] Ainsi pour la bande HF à partir 100 KHz, des filtres à quartz peuvent être utilisés pour le filtre de réception tandis qu'un filtre d'émission utilise un assemblage discret de composants tels que des inductances et des condensateurs.

[0145] Pour la bande VHF le filtre d'émission utilise des cavités pour les fortes puissances tandis que le filtre de réception utilise des technologies SAW, BAW, LTCC (en anglais Low Température Cofired Ceramic) ou à composants discrets.

[0146] Pour les bandes UHF, L, S, C, X, Ku et Ka, le filtre d'émission 52 utilise des lignes à ruban et des cavités pour la puissance tandis que le filtre de réception utilise des technologies SAW, BAW, LTCC et à composantes réparties.

[0147] Suivant la Figure 7, un deuxième mode de réalisation 400 du duplexeur 10 de la Figure 1 comprend des éléments identiques désignés par les mêmes références.

[0148] Il s'agit des trois ports 42, 44, 46, du filtre d'émission 52 et du filtre de réception 54.

[0149] Le duplexeur 400 comprend à l'instar du premier mode de réalisation du duplexeur 90 de la Figure 2 :

• une voie d'émission 402, configurée pour fonctionner à la première fréquence f1 d'émission et comportant connectés en série le filtre d'émission 52 et un premier élément d'adaptation 404 du duplexeur 400;
• une voie de réception 406, configurée pour fonctionner à la deuxième fréquence f2 de réception, et comportant connectés en série le filtre de réception 54 et un deuxième élément d'adaptation 408,
• une jonction 410 à trois bornes d'accès entrées 412, 414, 416.

[0150] A la différence du duplexeur 90 de la Figure 2, la jonction 410 comprend le premier élément d'adaptation 406 et le deuxième élément 408 et un élément de jonction 418 de la voie antenne.

[0151] Le premier élément d'adaptation 406, le deuxième élément d'adaptation 408, et l'élément de jonction 418 formant la voie d'antenne constituent la jonction 410 qui correspond également à la jonction adaptée 50 de la Figure 1.

[0152] Le premier élément d'adaptation 406, le deuxième élément d'adaptation 408, et l'élément de jonction 418 de la voie antenne sont chacun des portions de lignes à ruban ou à micro-ruban dont les composantes réparties sont connues avec précision.

[0153] Les trois portions de lignes à ruban 406, 408, 416 sont reliées entre elles dans une forme de T et leur zone de jonction effective 420 est un carré de largeur égale à la largeur d'une portion de ligne à ruban. Le centre du carré correspond au point P des Figures 2 et 4.

[0154] Les portions des lignes formant le premier élément d'adaptation 404, le deuxième élément d'adaptation 408, l'élément de jonction 410 ont respectivement une première longueur, une deuxième longueur, une troisième longueur désignée respectivement par L1, L2, L3.

[0155] Pour une réjection donnée du filtre de réception 54 à la fréquence d'émission f1, la deuxième longueur L2 de la portion de ligne 408 formant à la fois le deuxième bras du T de la jonction 410 et le deuxième élément d'adaptation est déterminée de sorte que l'impédance d'entrée R de la voie réception 406 présente au point effectif P de la jonction 410 est réelle et maximale.

[0156] La détermination de la longueur L2 est effectuée par calcul direct à l'aide d'une équation de ligne ou par utilisation d'abaques de Smith comme celles présentées à la Figure 4. Il est à remarquer qu'ici il n'y a qu'un seul de tronçon de ligne entre l'entrée du filtre de réception 54 et le point P effectif de jonction, et que le point B intermédiaire de la Figure 4 n'existe pas.

[0157] A l'instar de la première forme de réalisation du duplexeur 90 de la Figure 2, la puissance de sortie utilisée en sortie du filtre d'émission 52 fabriqué dans la première technologie est telle qu'elle est supérieure à la tenue en puissance d'entrée maximale du filtre de réception 54 et inférieure à la tenue en puissance d'entrée du filtre d'émission 52 à la première fréquence f1.

[0158] La réjection à la première fréquence f1 du filtre de réception 54 fabriqué dans la deuxième technologie et la longueur L2 du deuxième élément d'adaptation sont tels que l'impédance d'entrée R de la voie réception 406 au point effectif P de la jonction 410 est réelle et le rapport, exprimé en dB, de l'impédance d'entrée équivalente de la voie réception sur la résistance caractéristique R0 est supérieur ou égal à la différence entre la tenue en puissance d'entré du filtre d'émission 52 à la première fréquence f1 et la tenue en puissance d'entrée maximale du filtre de réception 54 à la première fréquence f1, les tenues en puissance d'entrée étant exprimés en dBm.

[0159] L'intérêt de la deuxième forme de réalisation est sa plus grande simplicité, sa souplesse de réglage, et la maîtrise complète de la conception de la jonction. En outre l'accès à la zone effective de jonction 420 pour de mesures éventuelles est facilité et la possibilité est également offerte de réaliser des duplexeurs fonctionnant à des fréquences plus élevées dans le domaine des microondes.

[0160] Suivant la Figure 8, un procédé de fabrication 502 d'un duplexeur décrit aux Figures 1, 2 et 7 comprend un ensemble d'étapes successives 504, 506, 508, 510, 512.

[0161] Dans la première étape 504, un filtre d'émission 52 laissant passer une première fréquence f1 prédéterminée est fabriqué dans une première technologie apte à supporter une première puissance maximale d'entrée à la première fréquence f1, la puissance maximale étant dénommée tenue en puissance d'entrée maximale du filtre d'émission 52 à la première fréquence f1 dans la première technologie ou encore tenue en puissance maximale d'entrée de la première technologie. Le filtre d'émission 52 est adapté à la première fréquence f1 à une impédance caractéristique réelle R0.

[0162] Dans une deuxième étape 506, un filtre de réception 54 laissant passer une deuxième fréquence f2 prédéterminée est fabriqué dans une deuxième technologie apte à supporter une deuxième puissance maximale d'entrée à la première fréquence f1, la puissance d'entrée maximale étant dénommée tenue en puissance maximale d'entrée du filtre d'émission à la première fréquence f1 dans la deuxième technologie ou encore tenue en puissance d'entre de la deuxième technologie.

[0163] La tenue en puissance d'entrée maximale de la première technologie est supérieure à la tenue en puissance d'entre de la deuxième technologie, et la différence entre la tenue en puissance d'entrée maximale de la première technologie et la tenue en puissance d'entrée maximale de la deuxième technologie est supérieure ou égale à 10 dB.

[0164] La réjection du filtre de réception 54 à la deuxième fréquence f2 est choisie de façon à ce que
lorsque le filtre de réception 54 est connecté à un port d'une jonction à trois ports ayant une zone effective de jonction et est adapté à la première fréquence f1 pour présenter une impédance réelle maximale R en la zone effective de jonction, le rapport de l'impédance réelle maximale R sur la résistance caractéristique R0 exprimé en dB est supérieure à la différence entre la première tenue en puissance d'entrée maximale et la deuxième tenue en puissance d'entrée maximale, les première et deuxième tenues en puissance d'entrée maximale étant exprimées en dBm.

[0165] Dans une troisième étape 508, une jonction adaptée à trois bornes d'entrées est fabriquée dans laquelle la jonction effective des première, deuxième, troisième bornes d'entrée est réalisée en une zone effective de jonction.

[0166] Une première ligne délimitée entre la première borne d'entrée et la zone effective de jonction comprend un premier élément d'adaptation.

[0167] Une deuxième ligne délimitée entre la deuxième borne d'entrée et la zone effective de jonction comprend un deuxième élément d'adaptation.

[0168] La configuration du deuxième élément d'adaptation est choisie pour présenter une impédance pour laquelle, la réjection du filtre de réception à la première fréquence f1 étant fixée dans l'étape 506, l'impédance d'entrée R de la voie réception à la première fréquence f1 en la zone effective de jonction est réelle et maximale.

[0169] Dans une quatrième étape 510 les éléments du duplexeur, c'est-à-dire à dire le filtre d'émission, le filtre de réception et la jonction adaptée, sont assemblés.

[0170] Dans une cinquième étape 512 les performances du duplexeur sont vérifiés par des mesures. En particulier l'exigence de la tenue en puissance d'entrée du filtre de réception 54 est vérifiée au travers d'une mesure non destructive de l'impédance d'entrée de la voie réception en la zone effective de jonction, la mesure étant directe lorsque la zone effective de jonction est accessible, et la mesure étant indirecte, lorsqu'une jonction large bande intégrée du commerce est utilisée avec des éléments d'adaptation externes à la jonction large bande, au travers d'une mesure au niveau de la borne d'accès de la voie de réception de la jonction large bande.

Revendications

1. Duplexeur en fréquence destiné à être raccordé à une antenne (4) comprenant :

une voie d'émission (64 ; 102, 402) ayant un premier port d'entrée (42);

une voie de réception (66 ; 112 ; 406) ayant un deuxième port de sortie (44);

une voie d'antenne (68 ; 122 ; 418) ayant un port d'entrée et de sortie (46); et

une jonction (50 ; 108; 410) de la voie d'émission (64 ; 102, 402), de la voie réception (66 ; 112 ; 406), et de la voie d'antenne (68 ; 122 ; 418), ayant une première borne entrée (56 ;126 ; 412), une deuxième borne entrée (58 ; 128 ; 414), une troisième borne d'entrée (60 ;130 ; 416), et une zone locale effective de jonction (63 ;134 ; 420) des première, deuxième et troisième bornes d'entrée (56, 58, 60 ; 126, 128, 130 ; 412, 414, 416) ;

la voie émission (66 ; 112 ; 406) étant délimitée entre le premier port d'entrée (42) et la zone effective de jonction (63 ;134 ; 420) en passant par la première borne d'entrée (56, 126, 412), étant configurée pour fonctionner à une première fréquence f1 d'émission en étant adaptée à la première fréquence f1 sur une impédance réelle caractéristique R0 et pour laisser passer une première puissance électromagnétique prédéterminée à la première fréquence f1, et comportant connectés en série depuis le premier port d'entrée un filtre d'émission (52) et un premier élément d'adaptation (61 ;104 ; 404);

la voie de réception (66 ; 112 ; 406) étant délimitée entre la zone effective de jonction (63 ;134 ; 420) et le deuxième port de sortie (44) en passant par la deuxième borne d'entrée (58 ; 128 ; 414), étant configurée pour fonctionner à une deuxième fréquence f2 de réception en étant adaptée sur l'impédance caractéristique R0, et comportant connectés successivement en série depuis la zone effective de jonction (63 ;134 ; 420) un filtre de réception (54) et un deuxième élément d'adaptation (62 ;114 408);

la voie d'antenne (68; 122 ; 418) étant délimitée entre la zone effective de jonction (63 ;134 ; 420) et le troisième port d'entrée et de sortie (46) en passant par la troisième borne d'entrée (60 ; 130 ; 416), étant configurée pour fonctionner aux première et deuxième fréquences f1, f2 en étant adaptée à l'impédance caractéristique R0 ; et

le filtre d'émission (52) étant configuré pour laisser passer la première fréquence f1 d'émission et rejeter la deuxième fréquence f2 de réception ;

le filtre de réception (54) étant configuré pour laisser passer la deuxième fréquence f2 de réception et rejeter la première fréquence f1 d'émission à un niveau de rejection rej1 par rapport à la deuxième fréquence f2;

caractérisé en ce que
le filtre d'émission (52) est fabriqué dans une première technologie caractérisée par une première tenue de puissance maximale d'entrée, et
le filtre de réception (54) est fabriqué dans une deuxième technologie caractérisé par une deuxième tenue de puissance maximale d'entrée ;
la réjection rej1 du filtre de réception (54) à la première fréquence f1 est choisie de sorte que, lorsque le filtre de réception (54) est adapté au travers du réglage de l'impédance du deuxième élément d'adaptation (62 ;114 ; 408) pour présenter une impédance sensiblement réelle et maximale R à la première fréquence f1 en la zone effective de jonction (63 ;134 ; 420), le rapport de l'impédance réelle maximale R sur la résistance caractéristique R0 exprimé en dB est supérieure à la différence exprimée entre la première tenue en puissance maximale et la deuxième tenue en puissance maximale, les première et deuxième tenues en puissance d'entrée maximale étant exprimées en dBm.

2. Duplexeur en fréquence selon la revendication 1, caractérisé en ce que la différence entre la première tenue en puissance d'entrée maximale et la deuxième tenue en puissance d'entrée maximale est supérieure ou égale à 10 dB, de préférence à 20 dB.

3. Duplexeur en fréquence selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la première technologie du filtre d'émission (52) est une technologie de filtre comprise dans l'ensemble des filtres à cavités céramiques, des filtres à cavités à air ou vide, des filtres cavités refroidi par un dispositif de refroidissement consommateur d'énergie, et la deuxième technologie du filtre de réception est l'une des technologies de filtres comprise dans les filtres SAW, les filtres à ondes de volume BAW, les filtres LTCC, les filtres à quartz.

4. Duplexeur en fréquence selon l'une quelconque des revendication 1 à 3, caractérisé en ce que le filtre de réception (54) est configuré pour que la perte d'insertion du filtre de réception à la deuxième fréquence f2 est inférieure ou égale à 2 dB, la réjection du filtre de réception à la première fréquence étant inférieure à une valeur limite d'une configuration du filtre de réception pour laquelle la perte d'insertion est égale à 2 dB.

5. Duplexeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel
pour une réjection fixée rej1 du filtre de réception (54) à la première fréquence f1, l'impédance du deuxième élément d'adaptation (62 ; 114 ; 408) est configurée où l'impédance d'entrée de la voie réception (66 ; 112 ; 406) en la zone effective de jonction (63 ; 134 ; 420) est sensiblement réelle et maximale, et dans lequel
pour une puissance d'entrée du filtre d'émission (52) fixé exprimé en Watt correspond une tension de sortie U exprimée en volts du filtre d'émission (52) à la première fréquence, une puissance active de valeur égale à la tension de sortie U du filtre d'émission (52) au carré multipliée par le rapport linéaire de la partie réelle R0 de l'impédance caractéristique sur la partie réelle R de l'impédance d'entrée de la voie de réception (66 ; 112 ; 406) en la zone effective de jonction (63 ;134 ; 420) à la première fréquence f1, est la puissance active reçue en entrée du filtre de réception (54).

6. Duplexeur en fréquence selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel
la jonction (108) est une jonction large bande (108) comprenant des première, deuxième et troisième portions (106, 116, 124) d'une ligne coaxiale de résistance caractéristique R0, réunies entre elles en la zone effective locale jonction (134) et de longueurs prédéterminées, et
la deuxième portion (116) de ligne coaxiale est connectée au deuxième élément d'adaptation (114), et
le premier élément d'adaptation (104) et le deuxième élément d'adaptation (114) sont externes à la jonction large bande (108) et sont formés respectivement d'un premier tronçon et d'un deuxième tronçon de ligne coaxiale ayant la résistance caractéristique R0, et
une longueur L de la deuxième portion de ligne coaxiale formant le deuxième élément d'adaptation (114) est une longueur pour laquelle, la réjection du filtre de réception à la première fréquence f1 étant fixé, l'impédance d'entrée R de la voie réception (112) en la zone effective de jonction (134) est réelle et maximale.

7. Duplexeur en fréquence selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel
la jonction (410) comporte des première, deuxième et troisième portions (404, 408, 418) d'une ligne à ruban ou micro-ruban d'impédance caractéristique R0, réunies entre elles en la zone effective locale de jonction (420) et de longueurs prédéterminées, et
la deuxième portion (408) de ligne à ruban est connectée directement à l'entrée du filtre de réception (54) et constitue le deuxième élément d'adaptation,
la première portion (404) de ligne à ruban est connectée directement à la sortie du filtre émission (52) et constitue le premier élément d'adaptation, et
la longueur (L2) de la deuxième portion (408) de ligne à ruban ou micro-ruban formant le deuxième élément d'adaptation est une longueur pour laquelle, la réjection du filtre de réception à la première fréquence f1 étant fixé, l'impédance d'entrée R de la voie réception en la zone effective de jonction est réelle et maximale.

8. Duplexeur en fréquence selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les fréquences f1 et f2 appartiennent à une même bande de fréquences.

9. Equipement de radiocommunication comprenant
un émetteur (6) configuré pour émettre un signal électromagnétique à une première fréquence f1 et à une puissance d'émission ;
un récepteur (8) configuré pour recevoir un signal électromagnétique à une deuxième fréquence f2 ;
une antenne radioélectrique (4) configurée pour émettre un signal radioélectrique à la première fréquence f1 et à recevoir un signal radioélectrique à la deuxième fréquence f2 ;
un duplexeur (10) défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dont le premier port d'entrée (42) est connecté en sortie à l'émetteur (6), dont le deuxième port de sortie (44) est connecté en entrée au récepteur (54), et dont le troisième port d'entrée et sortie (46) est connecté en entrée à l'antenne (4);
dans lequel la puissance électromagnétique exprimée en dBm et fournie par l'émetteur (6) au duplexeur (10) est comprise entre Padm1 - Lem1 - 5 dB et Padm1 - Lem1 où
Padm1 est la tenue en puissance d'entrée, exprimée en dBm, du filtre d'émission (52) du duplexeur (10), et Lem1 est la perte d'insertion exprimée en dB du filtre d'émission du duplexeur.

10. Procédé de fabrication d'un duplexeur, comprenant :

un première étape (504) de fabrication d'un filtre d'émission dans une première technologie, le filtre d'émission étant configuré pour laisser passer une première fréquence f1 prédéterminée, pour supporter une première puissance d'entrée maximale à la première fréquence f1 appelée première tenue en puissance de la première technologie, et être adapté à la première fréquence f1 à une impédance caractéristique réelle R0,

une deuxième étape (506) de fabrication d'un filtre de réception dans une deuxième technologie, le filtre de réception étant configuré pour laisser passer une deuxième fréquence f2 prédéterminée, pour supporter une puissance d'entrée maximale à la première fréquence f1 appelée deuxième tenue en puissance de la deuxième technologie, la première tenue en puissance de la première technologie étant supérieure à la deuxième tenue en puissance de la deuxième technologie, et la différence entre la première tenue en puissance de la première technologie et la deuxième tenue en puissance de la deuxième technologie étant supérieure ou égale à 10 dB,

la réjection du filtre de réception à la première fréquence f1 étant choisie de façon à ce que

lorsque le filtre de réception est connecté à une entrée d'une jonction à trois entrée ayant une zone effective de jonction et est adapté par un élément d'adaptation à la première fréquence f1, externe au filtre de réception et compris entre la zone effective de jonction et l'entrée du filtre de réception, pour que l'impédance d'entrée R du filtre de réception ramenée en la zone effective de jonction soit réelle et maximale,

le rapport de l'impédance réelle maximale R sur la résistance caractéristique R0 exprimé en dB est supérieure à la différence entre la première tenue en puissance d'entrée maximale et la deuxième tenue en puissance d'entrée maximale, les première et deuxième tenues en puissance maximale étant exprimées en dBm,

une troisième étape (508) de fabrication d'une jonction à trois entrées ayant une zone locale effective de jonction, d'un premier élément d'adaptation, et d'un deuxième élément d'adaptation, l'impédance du deuxième élément d'adaptation à la première fréquence f1 étant choisie pour que, la réjection du filtre de réception à la première fréquence f1 étant fixé dans l'étape (506), l'impédance d'entrée R de la voie réception à la première fréquence f1 en la zone effective de jonction est réelle et maximale,

une quatrième étape (510) d'assemblage du filtre d'émission, du filtre de réception, de la jonction, du premier élément d'adaptation et du deuxième élément d'adaptation.

Dessins