EP1472760A1 - Antenne de reception pour couverture multi-faisceaux - Google Patents

Antenne de reception pour couverture multi-faisceaux

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Publication number
EP1472760A1
EP1472760A1 EP03712252A EP03712252A EP1472760A1 EP 1472760 A1 EP1472760 A1 EP 1472760A1 EP 03712252 A EP03712252 A EP 03712252A EP 03712252 A EP03712252 A EP 03712252A EP 1472760 A1 EP1472760 A1 EP 1472760A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna
reflector
sources
elementary
antenna according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03712252A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Régis Lenormand
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Alcatel CIT SA
Alcatel SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Alcatel CIT SA, Alcatel SA filed Critical Alcatel CIT SA
Publication of EP1472760A1 publication Critical patent/EP1472760A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2658—Phased-array fed focussing structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/12—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave
    • H01Q19/17—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave the primary radiating source comprising two or more radiating elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H01Q25/007—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns using two or more primary active elements in the focal region of a focusing device

Definitions

  • the field of the invention is that of multi-beam antennas for satellite telecommunications applications.
  • Such an antenna can serve several areas on the ground ("spots" in English) with fine radiation brushes ("spot beams" in English).
  • the invention relates to an antenna having one or more focusing reflectors, with an array of elementary sources placed in the focal zone.
  • Such an antenna geometry is known to a person skilled in the art as a “FAF.R. "(" Focal Array Fed Reflector "in English).
  • each spot is produced by the coherent grouping of the signals from a subset of the elementary sources, with appropriate amplitudes and phases to obtain the desired antenna diagram, in particular the size and the direction of sight of the main radiation lobe. 5
  • the antenna comprises a flat panel 30 of radiating elements associated with a beam forming network (not shown) for controlling the phase o of the signals applied to the radiating elements.
  • the beam 42 reflected by the reflector 34 is directed towards a second concave reflector 44 arranged opposite the axis 38 with respect to the reflector 34 and to the panel 30.
  • This reflector 44 is also an element of a fictitious surface 46, which in the plane of the FIG. 1 is a parabola with the same focus 40 as the parabola 36 and with the same axis 38.
  • the surface 46 is also a paraboloid. 0
  • the concavity of the reflector 44 faces the concavity of the reflector 34.
  • the focal length of the reflector 44 is for example four times less than the focal distance of the reflector 34.
  • the axis 38 does not form an intersection with the reflectors 34 and 44.
  • the edge 44-] of the reflector 44 closest to the axis 38 is at a distance from the axis substantially less than the distance from the edge 34 ⁇ corresponding from reflector 34 to axis 38.
  • the network 30 has a general external shape of a circle of diameter 30 cm (or 12 ⁇ ) approximately with 37 radiating elements separated from each other by 42 mm, that is 1.7 ⁇ , ⁇ being the wavelength of the radiation
  • Each of the reflectors is cut out in a circle.
  • the diameter of the circle limiting the reflector 34 is, in this example, of the order of 28 ⁇ , while the diameter of the circle limiting the reflector 44 is of the order of 30 ⁇ .
  • the distance between the edge 34 ⁇ of the axis 38 is 24 ⁇ and the distance between the edge 44-j of the reflector 44 and the axis 38 is 4 ⁇ .
  • the beam 32 ⁇ reflected by the reflector 34 converges at a point 50 close to the focal point 40 and the beam 327 reflected by the reflector 44 is inclined by an angle which is about n times the angle ⁇ , n being the ratio of the focal distance f of the reflector 34 to the focal distance f of the reflector 44.
  • this ratio between the focal distances being four, the beam 327 is therefore inclined at an angle 4 ⁇ with respect to the axis 38.
  • This geometry has many advantages for the installation on board 5 of a satellite, among which we would mention its compactness, its relatively reduced dimensions resulting in a lower weight, and the possibility of mounting the electronics associated with each elementary source directly. on the body of the satellite.
  • FIG. 3 An example of a plane focal network 110 of elementary sources (A, B, C, D) is shown in FIG. 3 (from the same document D2) where we see a hexagonal arrangement of 61 elementary sources 31 distributed over a planar network 110 intended to be positioned on the focal plane of a focusing reflector 100.
  • the sources supplied from each group A, B, C, D are indicated by the corresponding letter. It can be seen that no source of a given group is located adjacent to another source of the same group.
  • the document D3 US 5,202,700 relates to a FAFR radar antenna for air traffic control.
  • this antenna is multi-brushes but only in elevation, with the sources deployed on the surface of a convex cylinder for phase correction and for reduction of the lateral i o lobes.
  • This antenna can operate in circular polarization.
  • Document D4 US 4,535,338 describes a multi-spot antenna having a Cassegrain type geometry, with a first “sub” convex reflector 12 in front of a second concave main parabolic reflector 10. This arrangement is shown diagrammatically in FIG. 4.
  • each beam comprising a single horn source, and the sources are spaced in the focal plane and oriented so that a ray central of each horn, after reflection on the first reflector 12, falls on a single point C of the main reflector 10.
  • the antenna of the invention is designed to perform the reception function for a cover consisting of a multiplicity of contiguous spots of small size.
  • An antenna solution associating a source with each spot cannot be envisaged, because it leads to an overlap of the sources.
  • the antenna of the invention will be designed to operate at high frequencies, ranging from the Ku band (approximately 11 to 15 GHz) to the Ka band (approximately 20 to 40 GHz) and beyond. Hence, the dimensions of the resonant elementary sources become very small, of the order of a centimeter. As in documents D1 to D3, each brush of the antenna according to the invention is formed by the excitation of a
  • each elementary source is associated with a variable phase shifter and a variable attenuator or amplifier, as well as their control electronics. The phase shift and attenuation or amplification values are applied upstream of the beam-forming networks to create each spot on the cover.
  • the antenna according to the invention seeks to solve these various problems
  • the invention provides a reception antenna for multispot coverage, comprising at least one focusing reflector (34, 44, 100), and a focal network (30, 110) of elementary sources (31) arranged in the focal zone. of said focusing reflector (34, 44, 100), characterized in that said sources (31) are substantially contiguous and arranged on a concave surface S and
  • a plurality of elementary sources is used to form each beam which illuminates each respective spot of said cover.
  • a single elementary source can be used in the formation of several different beams.
  • the number of elementary sources used in the formation of a single The beam is greater than or equal to seven.
  • the number of elementary sources contributing to a beam is not the same for all the beams, this number being determined as a function of the desired characteristics of each beam.
  • the antenna comprises two concave reflectors (34, 44) in a so-called “Gregory” type geometry.
  • the antenna comprises a single concave reflector (100), in a geometry called "offset".
  • the antenna further comprises polarization duplexers (20) behind each elementary source.
  • the antenna is designed to operate with a single polarization, and there is no polarization duplexer.
  • the elementary sources are of a dimension not exceeding 1.2 times the wavelength.
  • FIG. 6 which schematically shows a second example of a focal network 5 of elementary sources 31, substantially contiguous and arranged on a concave surface S approximately spherical, capable of being integrated into the antenna according to the invention.
  • FIG. 7 shows schematically an example of a focal array antenna according to the invention, with a Gregorian type geometry with a first concave ellipsoid reflector and a second concave and confocal parabolic reflector with the first reflector o.
  • FIGS. 1 to 3 represent realizations known in the art
  • the antenna of the invention comprises an array (30, 11) of N th elementary sources 31; optical means forming a reflector (10, 34, 44) and focusing the energy; the grating being located in the focal zone of said focusing means, as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the elementary sources are contiguous, either in hexagonal mesh as shown in Figure 3, or in rectangular mesh.
  • several sources contribute to a single beam, while each source can contribute to a plurality of beams.
  • the sources can be divided into groups A, B, C, D which will be excited and amplified separately; this arrangement in groups improving the isolation between sources
  • FIG. 4 shows a teaching contrary to that of the invention. Only one source is used for each corresponding brush. There is no focal network, and the sources are distinct and not contiguous. On the other hand, they are placed in front of a divergent convex reflector 12, which contributes to increasing the distance between the
  • FIG. 5 schematically shows a first example of a focal array of elementary sources 31, substantially contiguous and arranged on a concave surface S approximately spherical, capable of being integrated into the antenna according to the invention.
  • the shape of the surface S makes it possible to improve the efficiency of the antenna on the one hand, according to a consequence of the geometric optics; on the other hand, this shape makes it possible to have the sources very tight against each other on the front face of the network, but to have more space between the output waveguides 112 on the rear face of the network.
  • the elementary sources can be divided into groups, for example A, B, C, D as explained above during the description of FIG. 3. They can be arranged in a hexagonal mesh as shown here; or any other mesh chosen by the designer.
  • the sources are horns, connected to the output waveguides 112 by means of flanges 111.
  • FIG. 6 schematically shows a second example of a focal network of elementary sources 31, substantially contiguous and arranged on a concave surface S approximately spherical, capable of being integrated into the antenna according to the invention.
  • polarization duplexers 20 also known as “orthomode”.
  • These duplexers 20 make it possible to separate the signals into two orthogonal polarizations, for example Horizontal and Vertical (H, V), which will then be conveyed in respective waveguides, for example guide 21 for H, guide 22 for V.
  • H, V Horizontal and Vertical
  • FIG. 7 schematically shows an example of a focal array antenna according to the invention, with geometry of the Gregorian type.
  • This antenna comprises a first concave ellipsoid reflector 54 having two focal points F1 and F2.
  • a focal network 110 of active elements is placed in the vicinity of the first focus F1.
  • a property of the geometry of an ellipsoid is that all the rays emitted from one of the focal points (F2 by example) and reflected by the ellipsoid reflector 54 will be focused in the other focal point. (F1).
  • a second concave paraboloid reflector 44 is positioned with its focal point at the same location as the second focal point F2 of said first reflector, the two reflectors
  • This geometry represents a preferred embodiment of the invention, however, other antenna geometries, with other types and arrangements of reflectors can be considered in order to obtain a large number of variants.

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

L'invention concerne une antenne de réception pour les télécommunications par satellite. II s'agit d'une antenne active avec un réseau de sources élémentaires positionné au foyer d'un réflecteur focalisant. Selon l'invention, ledit réseau de sources est disposé sur une surface S concave et approximativement sphérique. Cette disposition permet une meilleure efficacité de l'optique, d'une part, et elle permet d'utiliser des duplexeurs de polarisation derriíre la surface S d'autre part, pour augmenter l'efficacité spectrale de l'antenne.

Description

Antenne de réception pour couverture multi -faisceaux
Le domaine de l'invention est celui des antennes muftifaisceaux pour des applications de télécommunications par satellite. Une telle antenne peut servir plusieurs aires au sol (des « spots » en anglais) avec des pinceaux fin de rayonnement (« spot beams » en anglais).
Plus particulièrement, l'invention concerne une antenne ayant un ou plusieurs réflecteurs focalisant(s), avec un réseau de sources élémentaires placé dans la zone focale. Une telle géométrie d'antenne est connue de l'homme de l'art comme une 0 antenne « FAF.R. » (« Focal Array Fed Reflector» en anglais). Au sein d'une telle antenne, chaque spot est réalisé par le regroupement cohérent des signaux d'un sous- ensemble des sources élémentaires, avec des amplitudes et phases appropriés pour obtenir le diagramme d'antenne voulu, notamment la taille et le direction de visée du lobe principal de rayonnement. 5 II est connu par la demande de brevet D1 = FR 9708011 = US 6 172649 au nom de la Demanderesse, une antenne multifaisceaux à géométrie Grégorienne telle que montrée sur la figure 1. .
A cet effet, l'antenne comprend un panneau plan 30 d'éléments rayonnants associé à un réseau formateur de faisceau (non montré) de commande de la phase o des signaux appliqués aux éléments rayonnants. Un faisceau 32 émis par le panneau
30 est dirigé vers un premier réflecteur concave 34 ayant la forme d'un paraboloïde à découpe circulaire. Ce réflecteur est un élément d'une surface fictive 36 dont l'axe 38, sur lequel se trouve le foyer 40, est éloigné du réflecteur 34. L'axe 38 est perpendiculaire au plan du panneau 30. 5 Le faisceau 42 réfléchi par le réflecteur 34 est dirigé vers un second réflecteur concave 44 disposé à l'opposé de l'axe 38 par rapport au réflecteur 34 et au panneau 30. Ce réflecteur 44 est également un élément d'une surface fictive 46, qui dans le plan de la figure 1 , est une parabole de même foyer 40 que la parabole 36 et de même axe 38. La surface 46 est également un paraboloïde. 0 La concavité du réflecteur 44 est tournée vers la concavité du réflecteur 34. La distance focale du réflecteur 44 est par exemple quatre fois plus faible que la distance focale du réflecteur 34.
L'axe 38 ne forme pas d'intersection avec les réflecteurs 34 et 44. Le bord 44-] du réflecteur 44 le plus proche de l'axe 38 est à une distance de l'axe sensiblement plus faible que la distance du bord 34ι correspondant du réflecteur 34 à l'axe 38.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1 le réseau 30 a une forme extérieure générale d'un cercle de diamètre 30 cm (ou 12 λ) environ avec 37 éléments rayonnants séparés les uns des autres de 42 mm, soit 1,7 λ, λ étant la longueur d'onde du rayonnement Chacun des réflecteurs est découpé selon un cercle. Le diamètre du cercle limitant le réflecteur 34 est, dans cet exemple, de l'ordre de 28 λ, tandis que le diamètre du cercle limitant le réflecteur 44 est de l'ordre de 30 λ. La distance séparant le bord 34^ de l'axe 38 est de 24 λ et la distance entre le bord 44-j du réflecteur 44 et l'axe 38 est de 4 λ. Lorsque le réseau 30 émet un faisceau d'ondes 32-] parallèle à l'axe 38, c'est- à-dire perpendiculaire à son plan, ce faisceau est réfléchi par le réflecteur 34 de façon telle qu'il soit focalisé au foyer 40. Dans ces conditions le réflecteur 44 renvoie ce faisceau 322 parallèlement à l'axe 38 comme représenté par le faisceau 323.
Quand le réseau 30 émet un faisceau 325 incliné d'un angle Θ relativement faible par rapport à l'axe 38, le faisceau 32ρ réfléchi par le réflecteur 34 converge en un point 50 proche du foyer 40 et le faisceau 327 réfléchi par le réflecteur 44 est incliné d'un angle qui est d'environ n fois l'angle Θ, n étant le rapport de la distance focale f du réflecteur 34 à la distance focale f du réflecteur 44. Dans l'exemple, ce rapport entre les distances focales étant de quatre, le faisceau 327 est donc incliné d'un angle 4© par rapport à l'axe 38.
Cette amplification dans le rapport des distances focales ne se vérifie cependant pas pour des faisceaux 32-j Q, émis par le réseau 30, qui présentent un angle d'inclinaison important par rapport à l'axe 38. On voit ainsi sur la figure 1 que le faisceau 32-JO est réfléchi en un faisceau 32 ^ i par le réflecteur 34 et ce dernier converge en un point 52 éloigné du foyer 40. Le faisceau 32-] 1 est réfléchi par le réflecteur 44 selon un faisceau 32i2-
Cette géométrie présente de nombreux avantages pour l'implantation a bord 5 d'un satellite, parmi lesquels on citerait sa compacité, ses dimensions relativement réduites entraînant un poids plus faible, et la possibilité de montage de l'électronique associé a chaque source élémentaire directement sur le corps du satellite.
Il est connu par la demande de brevet D2 = FR 95 00 515 = US 5 734 349 = EP 0 723 308 au nom de la Demanderesse, une antenne FAFR multifaisceaux à i o géométrie « offset », telle que montrée sur la figure 2. « Offset » est un mot anglais qui signifie que le réseau 110 de sources élémentaires est déplacé par rapport au foyer F du réflecteur parabolique 100, et surtout, que le réseau 110 de sources est positionné en dehors de la direction principale du rayonnement réfléchie par le réflecteur, de manière à ne pas occulter ce dernier. En jouant sur les phases et amplitudes des 15 signaux, on peut synthétiser la réponse d'une source virtuelle 120 placée exactement au foyer F du réflecteur.
Un exemple d'un réseau focal plan 110 de sources élémentaires (A,B,C,D) est montré sur la figure 3, (provenant du même document D2) où l'on voit une disposition hexagonale de 61 sources élémentaires 31 distribuées sur un réseau plan 110 destiné 20 à être positionné au plan focal d'un réflecteur focalisant 100. Les sources alimentés à partir de chaque groupe A, B, C, D sont indiquées par la lettre correspondante. On constate qu'aucune source d'un groupe donné ne se trouve disposée adjacente à une autre source du même groupe.
Selon l'enseignement de ce document D2, le nombre de sources N, contribuant
25 à un faisceau i, est variable et déterminé en fonction des caractéristiques désirées du faisceau i. Il en résulte que plusieurs sources contribuent a former chaque pinceau, et par ailleurs, que chaque source peut être appelée à plusieurs pinceaux. Il en est de même dans le document D1.
Cependant, pour les antennes décrites dans D1 et D2, il y a une limitation 3 o pratique du nombre des sources qui peuvent être positionnées au voisinage du foyer d'un réflecteur focalisant, sans en être trop éloignées, ce qui engendrait des distorsions, aberrations, et autres pertes d'efficacité pour la formation de faisceaux.
Cette contrainte nous emmène à considérer une conception d'antenne FAFR dans laquelle les sources sont contiguës, ce qui donne un espacement de l'ordre de 5 1 ,2 λ pour une maille hexagonale comme dans la figure 3.
Le document D3 = US 5 202 700 concerne une antenne radar FAFR pour le contrôle de trafic aérien. D'une géométrie du type « offset », cette antenne est multipinceaux mais en élévation seulement, avec les sources déployées sur la surface d'un cylindre convexe pour la correction de phase et pour la réduction des lobes i o latéraux. Cette antenne peut fonctionner en polarisation circulaire.
Le document D4 = US 4 535 338 décrit une antenne multi-spot ayant une géométrie de type Cassegrain, avec un premier « sub »réflecteur convexe 12 devant un deuxième réflecteur parabolique principal concave 10. Cet arrangement est montré schématiquement sur la figure 4.
15 Cette antenne, de conception plus classique, comporte une source cornet
(141 , 142 , 143 ) pour chaque faisceau (15! , 152 , 153 ) chaque faisceau comportant une source cornet unique, et les sources sont espacées dans le plan focal et orientées de manière à ce qu'un rayon central de chaque cornet, après réflexion sur le premier réflecteur 12, tombe sur un point unique C du réflecteur principal 10.
2 o Cependant, cette solution n'est pas envisageable pour les applications visés par la présente invention. L'antenne de l'invention est conçue pour réaliser la fonction de réception pour une couverture constituée d'une multiplicité de spots contiguës de faible taille. Une solution d'antenne associant une source a chaque spot ne peut être envisagée, car elle conduit à un recouvrement des sources.
25 D'autre part, l'antenne de l'invention sera conçue pour fonctionner a des hautes fréquences, allant de la bande Ku (11 à 15 GHz environ) à la bande Ka (20 à 40 GHz environ) et au delà. Du coup, les dimensions des sources élémentaires résonantes deviennent très petites, de l'ordre du centimètre. Comme dans les documents D1 à D3, chaque pinceau de l'antenne selon l'invention est formé par l'excitation d'une
3 o multiplicité de sources élémentaires, en générale pas inférieur à 7. Les petites dimensions des sources élémentaires, disposées de façon contiguë et leur grande nombre, dont un nombre conséquent impliqué dans la formation de chaque faisceau, rend la connectique derrière ces sources problématique. En effet, pour une antenne fonctionnant en réception, un amplificateur faible bruit doit être placé 5 le plus prés possible au capteur constitué par la source élémentaire pour minimiser les pertes de propagation dans les guides d'ondes assurant l'interface. A chaque source élémentaire est associé un déphaseur variable et un atténuateur ou amplificateur variable, ainsi que leur électronique de contrôle. Les valeurs de déphasage et d'atténuation ou d'amplification, sont appliqués en amont des réseaux de formation de i o faisceaux, pour créer chaque spot de la couverture.
De la même manière que l'on cherche à avoir un grand nombre de petits spots contiguës pour obtenir la meilleure réutilisation de fréquences sur la zone de couverture, on cherche aussi a utiliser deux polarisations orthogonales. Ceci implique en plus des dispositifs énumérés ci-dessus, d'insérer des multiplexeurs de
15 polarisation, aussi connus sous le nom « orthomode », entre les sources élémentaires et les amplificateurs faible bruit. En tant que concepteur d'antenne pour répondre à toutes ces contraintes, nous sommes confrontés à de sérieux problèmes d'encombrement derrière le plan de sources élémentaires.
L'antenne selon l'invention cherche à résoudre ces différents problèmes
20 simultanément. A ces fins, l'invention propose une antenne de réception pour couverture multispots, comportant au moins un réflecteur focalisant (34, 44, 100), et un réseau focal (30, 110) de sources élémentaires (31) disposé dans la zone focale dudit réflecteur focalisant (34, 44, 100), caractérisée en ce que lesdites sources (31) sont substantiellement contiguës et disposées sur une surface S concave et
25 approximativement sphérique.
Selon une caractéristique avantageuse, une pluralité de sources élémentaires est utilisée pour former chaque faisceau qui illumine chaque spot respectif de ladite couverture. Selon une autre caractéristique avantageuse, une seule source élémentaire peut être utilisée dans la formation de plusieurs faisceaux différents. De
3 o préférence, le nombre de sources élémentaires utilisées dans la formation d'un seul faisceau est supérieur ou égal a sept. Avantageusement, le nombre de sources élémentaires contribuant à un faisceau n'est pas le même pour tous les faisceaux, ce nombre étant déterminé en fonction des caractéristiques désirées de chaque faisceau.
Selon une réalisation préférée, l'antenne comporte deux réflecteurs concaves (34, 44) dans une géométrie dite de type « Grégoire ». Selon une variante, l'antenne comporte un seul réflecteur concave (100), dans une géométrie dite « offset ».
Selon un mode de réalisation préféré, l'antenne comporte en outre des duplexeurs de polarisation (20) derrière chaque source élémentaire. Selon un autre mode de réalisation, l'antenne est conçue pour fonctionner avec une seule polarisation, et il n'y a pas de duplexeur de polarisation.
Selon une caractéristique préférée, les sources élémentaires sont d'une dimension n'excédant pas 1.2 fois la longueur d'onde.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit, avec ces dessins annexés qui sont donnés à titre d'exemples non limitatifs de réalisations selon l'invention ou de quelques unes de ses principales caractéristiques, et sur lesquels :
- la figure 1 , déjà évoquée, représente schématiquement une antenne a réseau d'éléments actifs ayant une géométrie de type Grégorien avec ses deux réflecteurs concaves (34, 44) se faisant face ; - la figure 2, déjà évoquée, montre schématiquement une antenne de type « offset » connue de l'art antérieur, avec un réflecteur concave focalisant 100 et un réseau 110 de sources élémentaires 31 en son foyer F ;
- la figure 3, déjà évoquée, qui donne un exemple de répartition des sources élémentaires 31 en quatre groupes A,B,C,D selon une maille hexagonale ; - la figure 4, déjà évoquée, montre schématiquement une antenne de type
Cassegrain connue de l'art antérieur, avec un premier réflecteur convexe 12 et un réflecteur principal concave et focalisant 10, illuminés par des cornets individuels 14., , 142 , 143 selon un géométrie classique d'une source par faisceau, respectivement 15., , 152 , 153 ; - la figure 5, qui montre schématiquement un premier exemple d'un réseau focal de sources élémentaires 31, substantiellement contiguës et disposées sur une surface concave S approximativement sphérique, apte à être intégré à l'antenne selon l'invention ;
- la figure 6, qui montre schématiquement un deuxième exemple d'un réseau focal 5 de sources élémentaires 31, substantiellement contiguës et disposées sur une surface concave S approximativement sphérique, apte à être intégré à l'antenne selon l'invention.
- la figure 7, qui montre schématiquement un exemple d'une antenne à réseau focal selon l'invention, avec une géométrie de type Grégorien avec un premier réflecteur ellipsoïde concave et un deuxième réflecteur paraboloïde concave et confocal avec le i o premier réflecteur.
Sur toutes les figures, les mêmes repères se réfèrent aux mêmes éléments ; l'échelle n'est pas toujours respectée pour des raisons de clarté du dessin.
La réalisation d'une antenne selon l'invention s'appuie en partie sur des technologies connues et illustrées par les figures 1 à 3 qui représentent des réalisations connues de l'art
15 antérieur.
Ainsi, l'antenne de l'invention comprend un réseau (30, 11) de Ne sources élémentaires 31 ; des moyens optiques formant un réflecteur (10, 34, 44) et focalisant l'énergie ; le réseau étant situé dans la zone focale desdits moyens focalisant, tel que montré sur les figures 1 et 2.
2 o Les sources élémentaires sont contiguës, soit en maille hexagonale tel que montré sur la figure 3, soit en maille rectangulaire. Avantageusement, plusieurs sources contribuent a un seul faisceau, tandis que chaque source peut contribuer à une pluralité de faisceaux. Les sources peuvent être divisées en groupes A, B, C, D qui seront excités et amplifiées séparément ; cette disposition par groupes améliorant l'isolation entre sources
25 voisines et permet de simplifier l'architecture de l'étage d'amplification.
De toutes les figures, seule la figure 4 montre un enseignement contraire à celui de l'invention. Une seule source est utilise pour chaque pinceau correspondant. Il n'y a pas de réseau focal, et les sources sont distincts et non contiguës. D'autre part, elles sont placées devant un réflecteur convexe divergent 12, ce qui contribue à agrandir la distance entre les
3 o sources, contrairement a l'invention. La figure 5 montre schématiquement un premier exemple d'un réseau focal de sources élémentaires 31, substantiellement contiguës et disposées sur une surface concave S approximativement sphérique, apte à être intégré à l'antenne selon l'invention. La forme de la surface S permet d'améliorer l'efficacité de l'antenne d'une part, selon une conséquence de l'optique géométrique ; d'autre part, cette forme permet d'avoir les sources très serrées les unes contre les autres sur la face avant du réseau, mais d'avoir plus de place entre les guides d'ondes de sortie 112 sur la face arrière du réseau.
Selon une réalisation avantageuse, les sources élémentaires peuvent être divisées en groupes, par exemple A, B, C, D comme exposé ci-dessus lors de la description de la figure 3. Elles peuvent être disposées selon une maille hexagonale comme montré ici ; ou tout autre maille choisie par le concepteur. Dans cet exemple, les sources sont des cornets, reliés aux guides d'onde de sortie 112 moyennant des brides 111.
La figure 6 montre schématiquement un deuxième exemple d'un réseau focal de sources élémentaires 31, substantiellement contiguës et disposées sur une surface concave S approximativement sphérique, apte à être intégré à l'antenne selon l'invention. Dans cette exemple, on peut profiter de l'augmentation de l'espace entre guides sur la face arrière du réseau pour y ajouter des duplexeurs de polarisation 20, aussi connu sous le nom « orthomode ». Ces duplexeurs 20 permettent de séparer les signaux en deux polarisations orthogonales, par exemple Horizontale et Verticale (H,V), qui seront véhiculés o ensuite dans des guides d'ondes respectifs, par exemple guide 21 pour H, guide 22 pour V.
Sans la courbure de la surface S, il n'y a pas de place pour installer les duplexeurs de polarisation 20, ni pour doubler le nombre de guides d'onde sur la face arrière tel que montré sur cette figure 6. Mais la réutilisation de fréquence par la polarisation permet de doubler la capacité de l'antenne, un avantage décisif pour cette réalisation. 5 La figure 7 montre schématiquement un exemple d'une antenne à réseau focal selon l'invention, avec une géométrie de type Grégorien. Cette antenne comprend un premier réflecteur concave ellipsoïde 54 ayant deux points focaux F1 et F2. Un réseau focal 110 d'éléments actifs est placé au voisinage du premier foyer F1. Une propriété de la géométrie d'un ellipsoïde est que tous les rayons émis de l'un des points focaux (F2 par exemple) et réfléchis par le réflecteur ellipsoïde 54 seront focalisés dans l'autre point focal. (F1).
Un deuxième réflecteur concave paraboloïde 44 est positionné avec son foyer au même endroit que le deuxième foyer F2 dudit premier réflecteur, les deux réflecteurs
5 concaves se faisant face. Les rayons parallèles incidents, réfléchis par le réflecteur paraboloïde 44,seront ainsi focalisés au foyer F2, d'où ils seront réfocalisés sur le réseau focal 110 au foyer F1 par le réflecteur ellipsoïde 54.
Cette géométrie représente une réalisation préférée de l'invention, toutefois, d'autres géométries d'antennes, avec d'autre types et dispositions de réflecteurs peuvent être i o contemplées pour obtenir un grand nombre de variantes.
Les quelques exemples décrits ci-dessus l'ont été pour illustrer de manière non- limitatif les principes de l'invention et de quelques unes de ses principales caractéristiques. L'homme de l'art saura décliner ces principes dans des multiples réalisations, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 15 Notamment, la caractéristique principale de l'invention peut être combinée avec les caractéristiques des réalisations connues, par exemple celles citées dans les documents D1 à D2, comme exposé ci-dessus.

Claims

REVENDICATIONS
1. Antenne de réception pour couverture multispots, comportant au moins un réflecteur focalisant (34, 44, 100), et un réseau focal (30, 110) de sources élémentaires
5 (31) disposé dans la zone focale dudit réflecteur focalisant (34, 44, 100), caractérisée en ce que lesdites sources (31) sont substantiellement contiguës et disposées sur une surface S concave et approximativement sphérique.
2. Antenne selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'une pluralité de sources élémentaires 31 est utilisée pour former chaque faisceau qui illumine chaque spot i o respectif de ladite couverture.
3. Antenne selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'une seule source élémentaire contribue à la formation de plusieurs faisceaux différents.
4. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le nombre de sources élémentaires utilisées dans la formation d'un seul
15 faisceau est supérieur ou égal a sept.
5. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le nombre de sources élémentaires contribuant à un faisceau n'est pas le même pour tous les faisceaux, ce nombre étant déterminé en fonction des caractéristiques désirées de chaque faisceau.
20 6. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite antenne comporte deux réflecteurs concaves (34, 44) dans une géométrie dite de type « Grégoire ».
7. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ladite antenne comporte un seul réflecteur concave (100), dans une géométrie
25 dite « offset ».
8. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite antenne comporte en outre des duplexeurs de polarisation (20) derrière chaque source élémentaire.
9. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que ladite antenne est conçue pour fonctionner avec une seule polarisation, et il n'y a pas de duplexeur de polarisation.
10. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdites sources élémentaires sont d'une dimension n'excédant pas 1.2 fois la longueur d'onde.
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