CA2706764A1 - Antenne a flexibilite de mission, satellite comportant une telle antenne et procede de commande du changement de mission d'une telle antenne - Google Patents
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Abstract
L'antenne à flexibilité de mission comporte un réflecteur et au moins une première source (S1) et une deuxième source (S2) de signaux radiofréquence disposées devant le réflecteur, le réflecteur (10) ayant un foyer et chaque source ayant un centre de phase, et est caractérisée en ce que les sources (S1, S2) sont indépendantes, fixes et reliées à des chaînes d'alimentation radiofréquence (RF1, RF2) distinctes définissant des caractéristiques de polarisation et/ou de fréquence de fonctionnement différentes et prédéfinies, et en ce qu'elle comporte en outre des moyens de déplacement (M1, M2, M3) et d'orientation du réflecteur (10) d'une première position (10a) selon laquelle le foyer du réflecteur (10) est placé au centre de phase (5) de la première source (S1) vers une deuxième position (10b) selon laquelle le foyer du réflecteur (10) est placé au centre de phase (6) de la deuxième source (S2).
Application notamment au domaine des antennes de télécommunication par satellite.
Application notamment au domaine des antennes de télécommunication par satellite.
Description
Antenne à flexibilité de mission, satellite comportant une telle antenne et procédé de commande du changement de mission d'une telle antenne La présente invention concerne une antenne à flexibilité de mission et en particulier de pointage, de polarisation et de fréquence. Elle concerne également un satellite comportant une telle antenne et un procédé de commande du changement de mission d'une telle antenne.
Elle s'applique notamment au domaine des antennes de télécommunication par satellite.
La durée de vie croissante des satellites de télécommunications et l'évolution des exigences associées aux différentes missions qui peuvent leur être confiées, impose que les charges utiles, et en particulier les antennes, des futures générations de satellites soient flexibles. Cette flexibilité peut être réalisée au niveau de la zone de couverture géographique de l'antenne et/ou au niveau de la polarisation et/ou au niveau de la bande de fréquences de fonctionnement. Cette flexibilité permet d'avoir le choix entre plusieurs configurations de fonctionnement de l'antenne et de pouvoir modifier, en orbite, la mission du satellite.
Les antennes placées à bord des satellites comportent typiquement des réflecteurs, géométriquement formés, éclairés par une source unique pour couvrir des zones de couverture larges pointées sur la Terre. Un sous-système antenne comporte généralement une antenne d'émission et de réception, ou une antenne d'émission et une antenne de réception, par zone de couverture. La forme géométrique du réflecteur peut éventuellement être définie de façon à être optimisée pour plusieurs positions orbitales du satellite.
Lorsque les directions de pointage visées sont différentes, mais les formes de couvertures voisines, il est possible de placer deux sources côte à côte au foyer du réflecteur et de former géométriquement le réflecteur de façon à obtenir un compromis de performances entre les deux zones de couvertures. Le découplage spatial des faisceaux rayonnés entre les deux zones de couvertures est alors réalisé par la distance angulaire séparant les deux spots illuminés par les deux sources. L'optimisation d'une antenne sur
Elle s'applique notamment au domaine des antennes de télécommunication par satellite.
La durée de vie croissante des satellites de télécommunications et l'évolution des exigences associées aux différentes missions qui peuvent leur être confiées, impose que les charges utiles, et en particulier les antennes, des futures générations de satellites soient flexibles. Cette flexibilité peut être réalisée au niveau de la zone de couverture géographique de l'antenne et/ou au niveau de la polarisation et/ou au niveau de la bande de fréquences de fonctionnement. Cette flexibilité permet d'avoir le choix entre plusieurs configurations de fonctionnement de l'antenne et de pouvoir modifier, en orbite, la mission du satellite.
Les antennes placées à bord des satellites comportent typiquement des réflecteurs, géométriquement formés, éclairés par une source unique pour couvrir des zones de couverture larges pointées sur la Terre. Un sous-système antenne comporte généralement une antenne d'émission et de réception, ou une antenne d'émission et une antenne de réception, par zone de couverture. La forme géométrique du réflecteur peut éventuellement être définie de façon à être optimisée pour plusieurs positions orbitales du satellite.
Lorsque les directions de pointage visées sont différentes, mais les formes de couvertures voisines, il est possible de placer deux sources côte à côte au foyer du réflecteur et de former géométriquement le réflecteur de façon à obtenir un compromis de performances entre les deux zones de couvertures. Le découplage spatial des faisceaux rayonnés entre les deux zones de couvertures est alors réalisé par la distance angulaire séparant les deux spots illuminés par les deux sources. L'optimisation d'une antenne sur
2 plusieurs zones de couverture dégrade la performance de directivité, cette dégradation pouvant dépasser 1dB lorsque les sources sont fortement défocalisées, ce qui se traduit pour une architecture classique et à
amplificateurs donnés, par une réduction, de la même valeur, de la PIRE
(puissance isotropique rayonnée équivalente).
Par ailleurs, il est également possible de modifier et d'orienter le pointage d'un spot sur la Terre en utilisant des petites antennes à pointage mécanique. Cependant cela nécessite d'entraîner mécaniquement tous les éléments de la structure de l'antenne et notamment le réflecteur et les sources, ce qui est complexe à mettre en oeuvre et impose l'utilisation de guides d'ondes souples.
Le changement de l'orientation de la polarisation linéaire d'une antenne de satellite ou le changement d'une polarisation linéaire à une polarisation circulaire peut être réalisé en utilisant deux sources, par exemple deux cornets, alimentées respectivement en polarisation linéaire et circulaire et placées devant un réflecteur surdimensionné. Les deux sources sont positionnées au plus près du foyer du réflecteur pour réduire les pertes dues à la défocalisation des sources et les pertes en directivité de l'antenne qui en résultent. Une autre possibilité consiste à utiliser une seule source reliée à
une architecture électrique complexe combinant deux chaînes radiofréquence, la première fonctionnant en polarisation circulaire, la seconde en polarisation linéaire. Cette architecture induit des problèmes de fiabilité, une augmentation des pertes ohmiques non négligeables liées à la complexité de la chaîne RF et un coût de réalisation important.
Le but de l'invention est de réaliser une antenne optimale permettant de répondre aux besoins de flexibilité en pointage, en polarisation et en fréquence et permettant soit de supprimer les pertes dues à la défocalisation lorsque les couvertures sont fixes, soit de limiter les aberrations et les pertes dues à la défocalisation lorsque l'antenne doit fonctionner sur des couvertures pouvant changer, les spots correspondants étant appelés spots mobiles.
Un autre but de l'invention est de réaliser une antenne simple à mettre en oeuvre, et ayant une géométrie qui ne résulte pas d'un compromis lié aux
amplificateurs donnés, par une réduction, de la même valeur, de la PIRE
(puissance isotropique rayonnée équivalente).
Par ailleurs, il est également possible de modifier et d'orienter le pointage d'un spot sur la Terre en utilisant des petites antennes à pointage mécanique. Cependant cela nécessite d'entraîner mécaniquement tous les éléments de la structure de l'antenne et notamment le réflecteur et les sources, ce qui est complexe à mettre en oeuvre et impose l'utilisation de guides d'ondes souples.
Le changement de l'orientation de la polarisation linéaire d'une antenne de satellite ou le changement d'une polarisation linéaire à une polarisation circulaire peut être réalisé en utilisant deux sources, par exemple deux cornets, alimentées respectivement en polarisation linéaire et circulaire et placées devant un réflecteur surdimensionné. Les deux sources sont positionnées au plus près du foyer du réflecteur pour réduire les pertes dues à la défocalisation des sources et les pertes en directivité de l'antenne qui en résultent. Une autre possibilité consiste à utiliser une seule source reliée à
une architecture électrique complexe combinant deux chaînes radiofréquence, la première fonctionnant en polarisation circulaire, la seconde en polarisation linéaire. Cette architecture induit des problèmes de fiabilité, une augmentation des pertes ohmiques non négligeables liées à la complexité de la chaîne RF et un coût de réalisation important.
Le but de l'invention est de réaliser une antenne optimale permettant de répondre aux besoins de flexibilité en pointage, en polarisation et en fréquence et permettant soit de supprimer les pertes dues à la défocalisation lorsque les couvertures sont fixes, soit de limiter les aberrations et les pertes dues à la défocalisation lorsque l'antenne doit fonctionner sur des couvertures pouvant changer, les spots correspondants étant appelés spots mobiles.
Un autre but de l'invention est de réaliser une antenne simple à mettre en oeuvre, et ayant une géométrie qui ne résulte pas d'un compromis lié aux
3 besoins de flexibilité et permettant de réduire les pertes ohmiques par rapport aux solutions antérieures.
Pour cela, l'invention concerne une antenne à flexibilité de mission comportant un unique réflecteur et au moins une première source et une deuxième source de signaux radiofréquence disposées devant le réflecteur, le réflecteur ayant un foyer et chaque source ayant un centre de phase, caractérisée en ce que les sources sont indépendantes, fixes, et reliées à
des chaînes d'alimentation radiofréquence distinctes définissant des caractéristiques de polarisation et/ou de fréquence de fonctionnement différentes et prédéfinies, et en ce qu'elle comporte en outre des moyens de déplacement et d'orientation du réflecteur d'une première position selon laquelle le foyer du réflecteur est placé au centre de phase de la première source vers une deuxième position selon laquelle le foyer du réflecteur est placé au centre de phase de la deuxième source.
Avantageusement, si la flexibilité concerne le plan de fréquence et/ou la polarisation sur une même couverture, les moyens de déplacement et d'orientation du réflecteur comportent des moyens d'actionnement du réflecteur suivant une translation, sans rotation, de la première position à
la deuxième position, le réflecteur étant orienté dans une direction de pointage fixe. Dans ce cas, les centres de phase des deux sources sont espacés d'une distance prédéterminée et la translation du réflecteur est réalisée sur une distance égale à la distance qui sépare les centres de phase des deux sources.
Avantageusement, si la flexibilité concerne le plan de fréquence et/ou la polarisation sur des couvertures différentes mais fixes, les moyens de déplacement et d'orientation du réflecteur comportent des moyens d'actionnement du réflecteur suivant une translation combinée à une ou plusieurs rotations, le réflecteur dans la deuxième position étant orienté
dans une direction de pointage différente de celle du réflecteur dans la première position.
Pour cela, l'invention concerne une antenne à flexibilité de mission comportant un unique réflecteur et au moins une première source et une deuxième source de signaux radiofréquence disposées devant le réflecteur, le réflecteur ayant un foyer et chaque source ayant un centre de phase, caractérisée en ce que les sources sont indépendantes, fixes, et reliées à
des chaînes d'alimentation radiofréquence distinctes définissant des caractéristiques de polarisation et/ou de fréquence de fonctionnement différentes et prédéfinies, et en ce qu'elle comporte en outre des moyens de déplacement et d'orientation du réflecteur d'une première position selon laquelle le foyer du réflecteur est placé au centre de phase de la première source vers une deuxième position selon laquelle le foyer du réflecteur est placé au centre de phase de la deuxième source.
Avantageusement, si la flexibilité concerne le plan de fréquence et/ou la polarisation sur une même couverture, les moyens de déplacement et d'orientation du réflecteur comportent des moyens d'actionnement du réflecteur suivant une translation, sans rotation, de la première position à
la deuxième position, le réflecteur étant orienté dans une direction de pointage fixe. Dans ce cas, les centres de phase des deux sources sont espacés d'une distance prédéterminée et la translation du réflecteur est réalisée sur une distance égale à la distance qui sépare les centres de phase des deux sources.
Avantageusement, si la flexibilité concerne le plan de fréquence et/ou la polarisation sur des couvertures différentes mais fixes, les moyens de déplacement et d'orientation du réflecteur comportent des moyens d'actionnement du réflecteur suivant une translation combinée à une ou plusieurs rotations, le réflecteur dans la deuxième position étant orienté
dans une direction de pointage différente de celle du réflecteur dans la première position.
4 Avantageusement, les moyens de déplacement et d'orientation du réflecteur comportent au moins un moteur relié au réflecteur par l'intermédiaire d'au moins un bras de levier.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de déplacement et d'orientation du réflecteur comportent trois moteurs reliés entre eux par des bras de levier. Avantageusement, les bras de levier sont trois parties d'un bras de déploiement articulé du réflecteur.
L'invention concerne aussi un satellite de télécommunication, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une antenne à flexibilité de mission.
L'invention concerne également un procédé de commande du changement de mission d'une antenne à flexibilité de mission, l'antenne comportant un réflecteur et au moins une première source et une deuxième source de signaux radiofréquence disposées devant le réflecteur, le réflecteur ayant un foyer et chaque source ayant un centre de phase, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser des sources indépendantes, fixes et reliées à des chaînes d'alimentation radiofréquence distinctes définissant des caractéristiques de polarisation et/ou de fréquence de fonctionnement différentes et prédéfinies, à sélectionner une source en fonction du type de mission souhaitée puis à déplacer et/ou orienter le réflecteur de façon que le centre de phase de la source sélectionnée soit positionné au foyer du réflecteur et que le réflecteur illumine une zone de couverture sélectionnée.
Avantageusement, lorsque le changement de mission concerne une même zone de couverture, le déplacement du réflecteur est une translation, sans rotation, d'une première position selon laquelle le foyer du réflecteur est placé au centre de phase de la première source vers une deuxième position selon laquelle le foyer du réflecteur est placé au centre de phase de la deuxième source, la translation étant réalisée sur une distance rigoureusement égale à la distance qui sépare les centres de phase des deux sources.
Avantageusement, lorsque le changement de mission concerne des zones de couvertures différentes, le déplacement du réflecteur est une translation combinée à une ou plusieurs rotations d'une première position selon laquelle le foyer du réflecteur est placé au centre de phase de la
Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de déplacement et d'orientation du réflecteur comportent trois moteurs reliés entre eux par des bras de levier. Avantageusement, les bras de levier sont trois parties d'un bras de déploiement articulé du réflecteur.
L'invention concerne aussi un satellite de télécommunication, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une antenne à flexibilité de mission.
L'invention concerne également un procédé de commande du changement de mission d'une antenne à flexibilité de mission, l'antenne comportant un réflecteur et au moins une première source et une deuxième source de signaux radiofréquence disposées devant le réflecteur, le réflecteur ayant un foyer et chaque source ayant un centre de phase, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser des sources indépendantes, fixes et reliées à des chaînes d'alimentation radiofréquence distinctes définissant des caractéristiques de polarisation et/ou de fréquence de fonctionnement différentes et prédéfinies, à sélectionner une source en fonction du type de mission souhaitée puis à déplacer et/ou orienter le réflecteur de façon que le centre de phase de la source sélectionnée soit positionné au foyer du réflecteur et que le réflecteur illumine une zone de couverture sélectionnée.
Avantageusement, lorsque le changement de mission concerne une même zone de couverture, le déplacement du réflecteur est une translation, sans rotation, d'une première position selon laquelle le foyer du réflecteur est placé au centre de phase de la première source vers une deuxième position selon laquelle le foyer du réflecteur est placé au centre de phase de la deuxième source, la translation étant réalisée sur une distance rigoureusement égale à la distance qui sépare les centres de phase des deux sources.
Avantageusement, lorsque le changement de mission concerne des zones de couvertures différentes, le déplacement du réflecteur est une translation combinée à une ou plusieurs rotations d'une première position selon laquelle le foyer du réflecteur est placé au centre de phase de la
5 première source vers une deuxième position selon laquelle le foyer du réflecteur est placé au centre de phase de la deuxième source, .
Ainsi, la flexibilité de polarisation et/ou de plan de fréquence et/ou de pointage est assurée par des mécanismes de déplacement et d'orientation du réflecteur, par exemple montés sur le bras de déploiement, qui permettent le placement du foyer du réflecteur au centre de phase de l'une des sources.
Si la flexibilité de pointage concerne la même couverture, le mouvement du réflecteur qui permet le passage du centre de phase de la première source Si au centre de phase de la deuxième source S2, consiste à translater le réflecteur sans rotation d'une distance qui est rigoureusement égale à celle qui sépare les centres de phase des deux sources.
Si le besoin de flexibilité concerne des couvertures différentes, le mouvement relatif du réflecteur consiste en une translation associée à une ou plusieurs rotations.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la suite de la description donnée à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés qui représentent :
- figure 1 : un schéma d'un exemple d'antenne montée sur la plate-forme d'un satellite, dans une première position selon laquelle la source Si est au foyer du réflecteur, selon l'invention ;
figures 2a, 2b: deux schémas de la même antenne dans une deuxième position, respectivement dans une troisième position, selon laquelle la source S2, respectivement la source S3, est au foyer du réflecteur pour une même direction de pointage, selon l'invention ;
figures 3a, 3b, 3c: des schémas de la même antenne pour trois directions de pointage différentes, selon l'invention ;
Ainsi, la flexibilité de polarisation et/ou de plan de fréquence et/ou de pointage est assurée par des mécanismes de déplacement et d'orientation du réflecteur, par exemple montés sur le bras de déploiement, qui permettent le placement du foyer du réflecteur au centre de phase de l'une des sources.
Si la flexibilité de pointage concerne la même couverture, le mouvement du réflecteur qui permet le passage du centre de phase de la première source Si au centre de phase de la deuxième source S2, consiste à translater le réflecteur sans rotation d'une distance qui est rigoureusement égale à celle qui sépare les centres de phase des deux sources.
Si le besoin de flexibilité concerne des couvertures différentes, le mouvement relatif du réflecteur consiste en une translation associée à une ou plusieurs rotations.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la suite de la description donnée à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés qui représentent :
- figure 1 : un schéma d'un exemple d'antenne montée sur la plate-forme d'un satellite, dans une première position selon laquelle la source Si est au foyer du réflecteur, selon l'invention ;
figures 2a, 2b: deux schémas de la même antenne dans une deuxième position, respectivement dans une troisième position, selon laquelle la source S2, respectivement la source S3, est au foyer du réflecteur pour une même direction de pointage, selon l'invention ;
figures 3a, 3b, 3c: des schémas de la même antenne pour trois directions de pointage différentes, selon l'invention ;
6 figure 4a: un schéma montrant un exemple de directions de pointage identiques obtenues avec deux sources différentes, selon l'invention ;
figure 4b: un schéma montrant un exemple de zones de couverture au sol pour trois directions différentes de pointage sur l'équateur, obtenues avec trois sources différentes placées successivement au foyer du réflecteur, selon l'invention ;
figure 5: un schéma montrant un exemple de couverture totale de l'équateur avec trois sources placées successivement au foyer du réflecteur, selon l'invention ;
figure 6: un schéma d'un exemple de couverture totale de la Terre obtenue avec trois sources placées successivement au foyer du réflecteur, selon l'invention.
Sur l'exemple représenté sur la figure 1, l'antenne comporte un réflecteur 10 monté sur la plate-forme 11 d'un satellite par l'intermédiaire d'un bras de déploiement articulé 13, 14, 15 et au moins deux sources indépendantes S1, S2, ..., Sn de signaux radiofréquence disposées devant le réflecteur. Les sources, par exemple de type cornets, sont fixées sur une structure portante 12 aménagé sur la plate-forme 11 et sont disposées selon une configuration fixe prédéterminée, par exemple les unes à côté des autres. Les sources S1 à Sn peuvent dans certains cas être placées les unes au dessus des autres ou dans toute autre configuration.
L'antenne comporte en outre au moins un mécanisme de déplacement et d'orientation du réflecteur 10 qui permet de placer le foyer du réflecteur au centre de phase de l'une des sources. Le mécanisme de déplacement et d'orientation du réflecteur, monté par exemple sur le bras de déploiement 13, 14, 15 du réflecteur 10, peut par exemple comporter un ou plusieurs moteurs pas à pas M1, M2, M3 associés à des bras de levier correspondants ou un moteur pas à pas relié à un cardan. Le nombre de moteurs et le nombre de sources dépend des types de mission que le satellite doit réaliser. Par exemple trois moteurs Ml, M2, M3 et trois sources S1, S2, Sn sont représentés sur la figure 1. Le moteur Ml est solidaire de la plate-forme 11 et relié au moteur M2 par un premier bras de levier 13, les
figure 4b: un schéma montrant un exemple de zones de couverture au sol pour trois directions différentes de pointage sur l'équateur, obtenues avec trois sources différentes placées successivement au foyer du réflecteur, selon l'invention ;
figure 5: un schéma montrant un exemple de couverture totale de l'équateur avec trois sources placées successivement au foyer du réflecteur, selon l'invention ;
figure 6: un schéma d'un exemple de couverture totale de la Terre obtenue avec trois sources placées successivement au foyer du réflecteur, selon l'invention.
Sur l'exemple représenté sur la figure 1, l'antenne comporte un réflecteur 10 monté sur la plate-forme 11 d'un satellite par l'intermédiaire d'un bras de déploiement articulé 13, 14, 15 et au moins deux sources indépendantes S1, S2, ..., Sn de signaux radiofréquence disposées devant le réflecteur. Les sources, par exemple de type cornets, sont fixées sur une structure portante 12 aménagé sur la plate-forme 11 et sont disposées selon une configuration fixe prédéterminée, par exemple les unes à côté des autres. Les sources S1 à Sn peuvent dans certains cas être placées les unes au dessus des autres ou dans toute autre configuration.
L'antenne comporte en outre au moins un mécanisme de déplacement et d'orientation du réflecteur 10 qui permet de placer le foyer du réflecteur au centre de phase de l'une des sources. Le mécanisme de déplacement et d'orientation du réflecteur, monté par exemple sur le bras de déploiement 13, 14, 15 du réflecteur 10, peut par exemple comporter un ou plusieurs moteurs pas à pas M1, M2, M3 associés à des bras de levier correspondants ou un moteur pas à pas relié à un cardan. Le nombre de moteurs et le nombre de sources dépend des types de mission que le satellite doit réaliser. Par exemple trois moteurs Ml, M2, M3 et trois sources S1, S2, Sn sont représentés sur la figure 1. Le moteur Ml est solidaire de la plate-forme 11 et relié au moteur M2 par un premier bras de levier 13, les
7 moteurs M2 et M3 sont reliés entre eux par un deuxième bras de levier 14, le moteur M3 est relié au réflecteur 10 par un troisième bras de levier 15. Les premier, deuxième et troisième bras de levier constituent trois parties articulées du bras de déploiement. La forme géométrique de la surface réfléchissante du réflecteur 10 a approximativement l'allure d'une parabole et n'en diffère que légèrement. Cette forme est optimisée pour illuminer une zone de couverture au sol ayant des dimensions prédéterminées lorsqu'une seule source est placée à son foyer. Les moteurs montés sur le bras de déploiement permettent à la fois de déplacer et d'orienter le réflecteur 10 en fonction de la mission à réaliser par l'antenne, mais aussi de replier le réflecteur dans une position de stockage contre la plate-forme 11 en cas d'inutilisation prolongée de l'antenne.
Les sources S1 à Sn peuvent être alignées comme représenté, pour des raisons de simplification, sur les différentes figures ou placées dans des configurations à deux dimensions, tel que par exemple en triangle. Lorsque les sources sont alignées, la flexibilité de polarisation et/ou de fréquence n'est possible que dans un plan et les zones de couverture, obtenues avec les différentes sources, sont alignées. Lorsque les sources sont placées dans des configurations à deux dimensions, il est possible d'avoir une flexibilité de polarisation dans plusieurs plans.
Pour obtenir une flexibilité de polarisation et/ou de fréquence sur une même zone de couverture, sans pertes ni aberrations dues à une défocalisation, l'invention consiste à utiliser plusieurs sources alimentées par l'intermédiaire de différentes chaînes RF1, RF2,..., RFn d'alimentation en signaux radiofréquence. Chaque chaîne radiofréquence étant dédiée à des fonctions de télécommunication correspondant à une polarisation prédéterminée, elle est optimale ce qui permet une réduction très importante des pertes ohmiques par rapport à des architectures électriques qui utilisent des combinaisons de deux chaines radiofréquence. Ainsi, les différentes sources S1 à Sn peuvent être alimentées dans des polarisations différentes et/ou dans des plans de fréquences différents. L'invention consiste ensuite à
sélectionner une source en fonction du type de polarisation et de fréquence souhaitée puis à déplacer et orienter le réflecteur de façon que le centre de
Les sources S1 à Sn peuvent être alignées comme représenté, pour des raisons de simplification, sur les différentes figures ou placées dans des configurations à deux dimensions, tel que par exemple en triangle. Lorsque les sources sont alignées, la flexibilité de polarisation et/ou de fréquence n'est possible que dans un plan et les zones de couverture, obtenues avec les différentes sources, sont alignées. Lorsque les sources sont placées dans des configurations à deux dimensions, il est possible d'avoir une flexibilité de polarisation dans plusieurs plans.
Pour obtenir une flexibilité de polarisation et/ou de fréquence sur une même zone de couverture, sans pertes ni aberrations dues à une défocalisation, l'invention consiste à utiliser plusieurs sources alimentées par l'intermédiaire de différentes chaînes RF1, RF2,..., RFn d'alimentation en signaux radiofréquence. Chaque chaîne radiofréquence étant dédiée à des fonctions de télécommunication correspondant à une polarisation prédéterminée, elle est optimale ce qui permet une réduction très importante des pertes ohmiques par rapport à des architectures électriques qui utilisent des combinaisons de deux chaines radiofréquence. Ainsi, les différentes sources S1 à Sn peuvent être alimentées dans des polarisations différentes et/ou dans des plans de fréquences différents. L'invention consiste ensuite à
sélectionner une source en fonction du type de polarisation et de fréquence souhaitée puis à déplacer et orienter le réflecteur de façon que le centre de
8 phase de la source sélectionnée soit positionné au foyer du réflecteur et que le réflecteur illumine la zone de couverture sélectionnée.
Si le besoin de flexibilité concerne la même zone de couverture comme représenté sur la figure 4a, pour changer de mission, l'invention consiste à translater, sans rotation, le réflecteur d'une première position 1 Oa selon laquelle le foyer du réflecteur est placé au centre de phase 5 de la première source S1 vers une deuxième position 10b selon laquelle le foyer du réflecteur est placé au centre de phase 6 de la deuxième source S2. La distance de déplacement du réflecteur en translation est rigoureusement égale à la distance Dl qui sépare les centres de phase 5, 6 des 2 sources S1, S2.
Si le besoin de flexibilité concerne des zones de couvertures différentes comme représenté sur la figure 4b, pour changer de mission, le mouvement du réflecteur est une translation combinée à une ou plusieurs rotations.
A titre d'exemple, S1 peut être alimentée dans une polarisation linéaire et fonctionner dans la bande de fréquences Ku, S2 peut être alimentée dans une polarisation circulaire et fonctionner dans la bande de fréquences Ku, S3 peut être alimentée dans une polarisation linéaire décalée de 7,50 et fonctionner dans la bande de fréquences Ku+.
Dans la configuration initiale représentée sur la figure 1, le centre de phase 5 de la source S1 est positionné au foyer du réflecteur 10 qui pointe dans une direction de pointage 16 située par exemple sur l'équateur terrestre. Si la source S1 est par exemple alimentée par un signal polarisé
linéairement par l'intermédiaire d'une première chaîne radiofréquence RF1 et la source S2 est par exemple reliée à une deuxième chaîne radiofréquence RF2 permettant une polarisation circulaire, pour passer de la polarisation linéaire à la polarisation circulaire sans changer le pointage de l'antenne, l'invention consiste à commuter l'alimentation de la source S1 à la source S2 et à déplacer le réflecteur en translation, sur une distance D1, de la source S1 vers la source S2 pour positionner le foyer du réflecteur 10 au centre de phase 6 de la source S2, comme représenté sur la figure 2a. Pour amener le réflecteur devant la source S2 sans changer la direction de pointage 16 de l'antenne, l'invention consiste à actionner les moteurs Ml, M2, M3 en
Si le besoin de flexibilité concerne la même zone de couverture comme représenté sur la figure 4a, pour changer de mission, l'invention consiste à translater, sans rotation, le réflecteur d'une première position 1 Oa selon laquelle le foyer du réflecteur est placé au centre de phase 5 de la première source S1 vers une deuxième position 10b selon laquelle le foyer du réflecteur est placé au centre de phase 6 de la deuxième source S2. La distance de déplacement du réflecteur en translation est rigoureusement égale à la distance Dl qui sépare les centres de phase 5, 6 des 2 sources S1, S2.
Si le besoin de flexibilité concerne des zones de couvertures différentes comme représenté sur la figure 4b, pour changer de mission, le mouvement du réflecteur est une translation combinée à une ou plusieurs rotations.
A titre d'exemple, S1 peut être alimentée dans une polarisation linéaire et fonctionner dans la bande de fréquences Ku, S2 peut être alimentée dans une polarisation circulaire et fonctionner dans la bande de fréquences Ku, S3 peut être alimentée dans une polarisation linéaire décalée de 7,50 et fonctionner dans la bande de fréquences Ku+.
Dans la configuration initiale représentée sur la figure 1, le centre de phase 5 de la source S1 est positionné au foyer du réflecteur 10 qui pointe dans une direction de pointage 16 située par exemple sur l'équateur terrestre. Si la source S1 est par exemple alimentée par un signal polarisé
linéairement par l'intermédiaire d'une première chaîne radiofréquence RF1 et la source S2 est par exemple reliée à une deuxième chaîne radiofréquence RF2 permettant une polarisation circulaire, pour passer de la polarisation linéaire à la polarisation circulaire sans changer le pointage de l'antenne, l'invention consiste à commuter l'alimentation de la source S1 à la source S2 et à déplacer le réflecteur en translation, sur une distance D1, de la source S1 vers la source S2 pour positionner le foyer du réflecteur 10 au centre de phase 6 de la source S2, comme représenté sur la figure 2a. Pour amener le réflecteur devant la source S2 sans changer la direction de pointage 16 de l'antenne, l'invention consiste à actionner les moteurs Ml, M2, M3 en
9 rotation. Pour cela, comme représenté sur les figures, lorsque les sources sont alignées, les trois moteurs peuvent par exemple avoir des axes de rotation quasiment parallèles entre eux et perpendiculaires au plan de déplacement du réflecteur. L'actionnement du moteur MI en rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre entraîne le premier bras 13 en rotation dans le même sens ce qui a pour effet d'éloigner le moteur M2, le moteur M3 et le réflecteur 10 de la plate-forme 11 du satellite et de déplacer ainsi le réflecteur 10 de la source SI vers la source S2. L'actionnement en rotation des moteurs M2 et/ou M3 dans le sens des aiguilles d'une montre permet ensuite de basculer le réflecteur 10 en rotation jusqu'à ce qu'il soit dans une position parallèle à sa position initiale et que le centre de phase 6 de la source S2 soit ainsi positionné au foyer du réflecteur 10 et illumine la même zone de couverture sur la Terre. Les rotations successives des différents moteurs M1, M2 et/ou M3 font ainsi subir une translation au réflecteur 10 telle que son foyer passe de la source SI à la source S2.
Comme représenté sur la figure 2b, les mêmes opérations peuvent être reproduites avec une autre source telle que la source S3, par exemple pour changer de plan de fréquence de fonctionnement si la source S3 est reliée à
une troisième chaîne radiofréquence RF3 optimisée pour un autre plan de fréquence que celui des sources Si et S2.
De même, les trois moteurs permettent également d'obtenir une flexibilité de pointage et de pouvoir changer de zone de couverture en changeant de sources, comme représenté sur les figures 3a, 3b, 3c et la figure 4b. Sur la figure 3a, le centre de phase 5 de la source SI est placé au foyer du réflecteur 10 qui pointe dans une première direction 20 sur une première zone 23 par exemple située sur l'équateur. Pour changer de zone de couverture, il suffit d'actionner le moteur M1 en rotation pour éloigner le réflecteur de la plate-forme 11 de façon que le centre de phase 6 de la source S2 soit placé au foyer du réflecteur puis les moteurs M2 et M3 pour orienter le réflecteur dans une deuxième direction de pointage 21 sur une deuxième zone 24 de couverture, comme représenté sur la figure 3b. Dans ce cas, le réflecteur a subi une translation et une rotation par rapport à sa position initiale de la figure 3a et n'est donc pas parallèle à cette position initiale. Les mêmes opérations sur les moteurs M1, M2, M3 peuvent être réalisées pour déplacer le réflecteur 10 vers la troisième source S3 de façon que le centre de phase 7 de la source S3 soit placé au foyer du réflecteur et l'orienter dans une troisième direction de pointage 22 correspondant à une troisième zone de couverture 25 sur l'équateur. La figure 4b montre les trois positions différentes 10a, 10b, 10c du réflecteur 10 lorsque les différentes 5 sources S1, S2, S3 sont placées à son foyer et pour trois directions différentes de pointage 20, 21, 22 sur l'équateur. Les zones de couverture 23, 24, 25 représentées dans l'exemple de la figure 4b correspondent à des écarts de pointage successifs espacés d'un angle de 3 et à une configuration dans laquelle les trois sources SI, S2, S3 sont alignées.
Comme représenté sur la figure 2b, les mêmes opérations peuvent être reproduites avec une autre source telle que la source S3, par exemple pour changer de plan de fréquence de fonctionnement si la source S3 est reliée à
une troisième chaîne radiofréquence RF3 optimisée pour un autre plan de fréquence que celui des sources Si et S2.
De même, les trois moteurs permettent également d'obtenir une flexibilité de pointage et de pouvoir changer de zone de couverture en changeant de sources, comme représenté sur les figures 3a, 3b, 3c et la figure 4b. Sur la figure 3a, le centre de phase 5 de la source SI est placé au foyer du réflecteur 10 qui pointe dans une première direction 20 sur une première zone 23 par exemple située sur l'équateur. Pour changer de zone de couverture, il suffit d'actionner le moteur M1 en rotation pour éloigner le réflecteur de la plate-forme 11 de façon que le centre de phase 6 de la source S2 soit placé au foyer du réflecteur puis les moteurs M2 et M3 pour orienter le réflecteur dans une deuxième direction de pointage 21 sur une deuxième zone 24 de couverture, comme représenté sur la figure 3b. Dans ce cas, le réflecteur a subi une translation et une rotation par rapport à sa position initiale de la figure 3a et n'est donc pas parallèle à cette position initiale. Les mêmes opérations sur les moteurs M1, M2, M3 peuvent être réalisées pour déplacer le réflecteur 10 vers la troisième source S3 de façon que le centre de phase 7 de la source S3 soit placé au foyer du réflecteur et l'orienter dans une troisième direction de pointage 22 correspondant à une troisième zone de couverture 25 sur l'équateur. La figure 4b montre les trois positions différentes 10a, 10b, 10c du réflecteur 10 lorsque les différentes 5 sources S1, S2, S3 sont placées à son foyer et pour trois directions différentes de pointage 20, 21, 22 sur l'équateur. Les zones de couverture 23, 24, 25 représentées dans l'exemple de la figure 4b correspondent à des écarts de pointage successifs espacés d'un angle de 3 et à une configuration dans laquelle les trois sources SI, S2, S3 sont alignées.
10 L'espacement D entre les centres de phase de la première source SI et de la dernière source S3 dépend directement de la focale du réflecteur 10 et de la séparation angulaire entre les couvertures.
Les trois zones de couvertures 23, 24, 25 représentées sur la figure 4b ne sont pas jointives. Des zones de couvertures additionnelles situées entre les zones non jointives peuvent être obtenues en utilisant les mêmes sources Si, S2, S3 placées successivement au foyer du réflecteur 10. La figure 5 montre un exemple de zones de couvertures jointives sur l'équateur obtenue avec trois sources SI, S2, S3. Par exemple, sur la figure 5, les deux zones 26, 27 situées entre les zones 23 et 24 peuvent être obtenues avec la même source SI placée au foyer du réflecteur 10, et en modifiant seulement l'orientation du réflecteur 10 pour changer la direction de pointage. Dans ce cas, seuls les moteurs M2 et/ou M3 sont actionnés en rotation, le moteur M1 ne bougeant pas.
Les trois moteurs Ml, M2, M3 permettent de réaliser une flexibilité de pointage selon la direction Est-Ouest. En ajoutant un quatrième moteur, non représenté, d'axe perpendiculaire aux axes des moteurs M1, M2, M3, il devient possible de modifier l'angle d'orientation du réflecteur 10 selon la direction Nord-Sud. En plaçant le foyer du réflecteur 10 successivement au centre de phase de chacune des trois sources SI, S2, S3, il est alors possible d'assurer des pointages successifs dans différentes zones localisées dans la direction Nord-Sud et de réaliser ainsi une couverture complète de la Terre comme représenté par exemple sur la figure 6.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et
Les trois zones de couvertures 23, 24, 25 représentées sur la figure 4b ne sont pas jointives. Des zones de couvertures additionnelles situées entre les zones non jointives peuvent être obtenues en utilisant les mêmes sources Si, S2, S3 placées successivement au foyer du réflecteur 10. La figure 5 montre un exemple de zones de couvertures jointives sur l'équateur obtenue avec trois sources SI, S2, S3. Par exemple, sur la figure 5, les deux zones 26, 27 situées entre les zones 23 et 24 peuvent être obtenues avec la même source SI placée au foyer du réflecteur 10, et en modifiant seulement l'orientation du réflecteur 10 pour changer la direction de pointage. Dans ce cas, seuls les moteurs M2 et/ou M3 sont actionnés en rotation, le moteur M1 ne bougeant pas.
Les trois moteurs Ml, M2, M3 permettent de réaliser une flexibilité de pointage selon la direction Est-Ouest. En ajoutant un quatrième moteur, non représenté, d'axe perpendiculaire aux axes des moteurs M1, M2, M3, il devient possible de modifier l'angle d'orientation du réflecteur 10 selon la direction Nord-Sud. En plaçant le foyer du réflecteur 10 successivement au centre de phase de chacune des trois sources SI, S2, S3, il est alors possible d'assurer des pointages successifs dans différentes zones localisées dans la direction Nord-Sud et de réaliser ainsi une couverture complète de la Terre comme représenté par exemple sur la figure 6.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et
11 qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
Ainsi, par exemple, pour actionner le réflecteur, il est possible de remplacer les trois moteurs Ml, M2, M3 par un seul moteur associé à un cardan.
Ainsi, par exemple, pour actionner le réflecteur, il est possible de remplacer les trois moteurs Ml, M2, M3 par un seul moteur associé à un cardan.
Claims (11)
1. Antenne à flexibilité de mission comportant un unique réflecteur et au moins une première source (S1) et une deuxième source (S2) de signaux radiofréquence disposées devant le réflecteur, le réflecteur (10) ayant un foyer et chaque source ayant un centre de phase, caractérisée en ce que les sources (S1, S2) sont indépendantes, fixes et reliées à
des chaînes d'alimentation radiofréquence (RF1, RF2) distinctes définissant des caractéristiques de polarisation et/ou de fréquence de fonctionnement différentes et prédéfinies, et en ce qu'elle comporte en outre des moyens de déplacement (M1, M2, M3) et d'orientation du réflecteur (10) d'une première position (10a) selon laquelle le foyer du réflecteur (10) est placé au centre de phase (5) de la première source (S1) vers une deuxième position (10b) selon laquelle le foyer du réflecteur (10) est placé au centre de phase (6) de la deuxième source (S2).
des chaînes d'alimentation radiofréquence (RF1, RF2) distinctes définissant des caractéristiques de polarisation et/ou de fréquence de fonctionnement différentes et prédéfinies, et en ce qu'elle comporte en outre des moyens de déplacement (M1, M2, M3) et d'orientation du réflecteur (10) d'une première position (10a) selon laquelle le foyer du réflecteur (10) est placé au centre de phase (5) de la première source (S1) vers une deuxième position (10b) selon laquelle le foyer du réflecteur (10) est placé au centre de phase (6) de la deuxième source (S2).
2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de déplacement et d'orientation (M1, M2, M3) du réflecteur (10) comportent des moyens d'actionnement en translation du réflecteur de la première position (10a) à la deuxième position (10b), le réflecteur (10) étant orienté dans une direction de pointage (16) fixe.
3. Antenne selon l'une des revendications 2, caractérisée en ce que les centres de phase (5, 6) des deux sources (S1, S2) sont espacés d'une distance (D1) prédéterminée et en ce que la translation du réflecteur (10) est réalisée sur une distance égale à la distance D1 qui sépare les centres de phase des deux sources (S1, S2).
4. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de déplacement et d'orientation du réflecteur (M1, M2, M3) comportent des moyens d'actionnement en translation combinée à une ou plusieurs rotations du réflecteur (10), le réflecteur (10) dans la deuxième position (10b) étant orienté dans une deuxième direction de pointage (21) différente d'une première direction de pointage (20) du réflecteur (10) dans la première position (10a).
5. Antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de déplacement et d'orientation (M1, M2, M3) du réflecteur (10) comportent au moins un moteur (M1) relié au réflecteur par l'intermédiaire d'au moins un bras de levier (13).
6. Antenne selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que les moyens de déplacement et d'orientation (M1, M2, M3) du réflecteur (10) comportent trois moteurs reliés entre eux par des bras de levier (13, 14, 15).
7. Antenne selon l'une des revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que les bras de levier (13, 14, 15) sont trois parties d'un bras de déploiement articulé du réflecteur (10).
8. Satellite de télécommunication, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes.
9. Procédé de commande du changement de mission d'une antenne à
flexibilité de mission selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, l'antenne comportant un réflecteur et au moins une première source (S1) et une deuxième source (S2) de signaux radiofréquence disposées devant le réflecteur, le réflecteur ayant un foyer et chaque source ayant un centre de phase, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser des sources indépendantes (S1, S2) fixes, et reliées à des chaînes d'alimentation radiofréquence (RF1, RF2) distinctes définissant des caractéristiques de polarisation et/ou de fréquence de fonctionnement différentes et prédéfinies, à sélectionner une source (S1, S2) en fonction du type de mission souhaitée puis à déplacer et/ou orienter le réflecteur (10) de façon que le centre de phase (5, 6) de la source sélectionnée (S1, S2) soit positionné au foyer du réflecteur (10) et que le réflecteur (10) soit orienté dans une direction de pointage (16, 21) choisie et illumine une zone de couverture correspondante (23, 24).
flexibilité de mission selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, l'antenne comportant un réflecteur et au moins une première source (S1) et une deuxième source (S2) de signaux radiofréquence disposées devant le réflecteur, le réflecteur ayant un foyer et chaque source ayant un centre de phase, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser des sources indépendantes (S1, S2) fixes, et reliées à des chaînes d'alimentation radiofréquence (RF1, RF2) distinctes définissant des caractéristiques de polarisation et/ou de fréquence de fonctionnement différentes et prédéfinies, à sélectionner une source (S1, S2) en fonction du type de mission souhaitée puis à déplacer et/ou orienter le réflecteur (10) de façon que le centre de phase (5, 6) de la source sélectionnée (S1, S2) soit positionné au foyer du réflecteur (10) et que le réflecteur (10) soit orienté dans une direction de pointage (16, 21) choisie et illumine une zone de couverture correspondante (23, 24).
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que lorsque le changement de mission concerne une même zone de couverture, le déplacement du réflecteur (10) est une translation, sans rotation, d'une première position selon laquelle le foyer du réflecteur (10) est placé au centre de phase (5) de la première source (S1) vers une deuxième position selon laquelle le foyer du réflecteur (10) est placé au centre de phase (6) de la deuxième source (S2), la translation étant réalisée sur une distance rigoureusement égale à la distance (D1) qui sépare les centres de phase (5, 6) des deux sources (S1, S2).
11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que lorsque le changement de mission concerne des zones de couvertures différentes, le déplacement du réflecteur (10) est une translation combinée à une ou plusieurs rotations d'une première position selon laquelle le foyer du réflecteur est placé au centre de phase (5) de la première source (S1) vers une deuxième position selon laquelle le foyer du réflecteur (10) est placé au centre de phase (6) de la deuxième source (S2).
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