Skip to main content

La radio-fréquence cardiaque d’ALTIUS

Research Topic Chapter
News flash intro
En 2022, ALTIUS devrait tourner autour de la Terre, afin d’observer en permanence l’horizon éclairé du limbe atmosphériquemonde et de surveiller de près la couche d'ozone dans notre atmosphère. Bien caché au coeur du spectromètre ALTIUS se trouve un composant électronique qui crée véritablement le battement de cœur de cet instrument unique. Battant à un rythme des millions de fois plus rapide que notre propre cœur, utilisant des signaux de radiofréquence, il permet aux yeux mêmes d’ALTIUS (les filtres accordables acousto-optiques) de capter la lumière en tout point du domaine spectral.
Body text

L'instrument ALTIUS

ALTIUS est une petite mission autonome d’observation de la Terre permettant des sondages atmosphériques dans de nombreuses géométries différentes. Le nom ALTIUS est attribué aussi bien à l’engin spatial de type PROBA qu’à l’instrument de charge utile unique embarqué. L’objectif scientifique principal de la mission est de surveiller la distribution de l’ozone dans l’atmosphère avec une haute résolution en utilisant un spectromètre imageur.

L'instrument ALTIUS (fig. en haut) est composé de trois canaux spectraux dont deux, le canal infrarouge et le canal visible, contiennent un filtre acousto-optique (AOTF) (fig. 2). Un AOTF est un filtre passe-bande constitué d'un matériau optiquement transparent (par exemple, le dioxyde de tellurium). Lorsqu'une onde acoustique est poussée à travers le cristal, elle en modifie les propriétés mécaniques (indice de réfraction) et ainsi, le chemin de la lumière.

Selon la fréquence de l'onde acoustique, une petite partie du spectre lumineux sera diffractée vers le détecteur. Le reste sera bloqué. Cette technique est extrêmement utile pour isoler les caractéristiques d’absorption spectrale des constituants dans l’atmosphère (O3, NO2, H2O, …).

La création de l'onde acoustique nécessite qu'un transducteur piézo-électrique soit attaché au côté du cristal auquel un signal radio-fréquence (RF) peut être appliqué. Faire varier la fréquence radio déplacera la partie du spectre sélectionnée par l’AOTF.

Un système électronique de radio-fréquence (RF)

L'AOTF doit être piloté par un signal RF pure, stable, et suffisamment puissant. Pour le canal infrarouge, la plage de fréquences est de 46 à 95 MHz, pour le canal visible de 72 à 183 MHz.

Dans un premier bloc, un signal de faible puissance est produit dans un générateur RF (fig. 3). Bien que des solutions entièrement numériques soient également possibles, une approche analogique est utilisée, basée sur le principe de phase-locked loop (PLL). Un PLL est un système de régulation qui fait correspondre la phase du signal de sortie à celle d’une fréquence de référence de haute précision.

À sa sortie, le PLL dispose d'un oscillateur commandé en tension (VCO) qui est régulé à partir d'un comparateur de phase (un synthétiseur de fréquence) situé à l'intérieur de la boucle.

La sortie haute fréquence stable du PLL est réduite à la fréquence appropriée du canal ALTIUS et transmise à un second bloc, un amplificateur RF (fig. 4).

Dans l'amplificateur, le signal de faible puissance du générateur est amplifié afin d'atteindre le niveau de puissance approprié nécessaire dans l'AOTF pour produire une onde acoustique efficace.

Générateur RF, amplificateur RF, transducteur et AOTF constituent le cœur des canaux NIR et VIS d’ALTIUS. Les battements du signal RF sont, en définitive, ce qui permet à ALTIUS de sélectionner les molécules de l'atmosphère que les scientifiques désirent observer

Figure 2 body text
Figure 2 caption (legend)
Acousto-Optical Tunable Filter (AOTF) © Gooch & Housego, Bristol, United KingdomFigure 2 Acousto-Optical Tunable Filter (AOTF) © Gooch& Housego, Bristol, United Kingdom
Figure 3 body text
Figure 3 caption (legend)
Figure 3 Premier prototype de la carte du générateur RF
Figure 4 body text
Figure 4 caption (legend)
Figure 4 Modèle prototype d'amplificateur RF © ERZIA, Santander, Spain