EP2206192B1 - Antenne satellite d'emission et station mobile de telecommunication par satellite - Google Patents

Antenne satellite d'emission et station mobile de telecommunication par satellite Download PDF

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EP2206192B1
EP2206192B1 EP08852310.5A EP08852310A EP2206192B1 EP 2206192 B1 EP2206192 B1 EP 2206192B1 EP 08852310 A EP08852310 A EP 08852310A EP 2206192 B1 EP2206192 B1 EP 2206192B1
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EP
European Patent Office
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source arm
source
reflector
arm
mobile station
Prior art date
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EP08852310.5A
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German (de)
English (en)
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EP2206192A1 (fr
Inventor
Bruno Rakotoarisoa
Michel Gomez Henry
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Eversat
Original Assignee
Eversat
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2206192A1 publication Critical patent/EP2206192A1/fr
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Publication of EP2206192B1 publication Critical patent/EP2206192B1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/1235—Collapsible supports; Means for erecting a rigid antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/08—Means for collapsing antennas or parts thereof
    • 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
    • H01Q19/18—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 having two or more spaced reflecting surfaces
    • H01Q19/19—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 having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface
    • H01Q19/192—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 having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface with dual offset reflectors

Definitions

  • the invention relates to the field of transmission satellite antennas possibly equipped with reception capabilities.
  • Such antennas are used in satellite broadcast television systems and include a primary reflector and a source arm generally connected to a support.
  • a secondary reflector can also equip the source arm.
  • the invention also relates to a mobile satellite telecommunication station.
  • Mobile telecommunication stations suitable for remote viewing have recently emerged, either in boxes (Fly-Away terminals of Swe-Dish, for example) or vehicle-mounted (Swe-Dish Drive-Away terminals, for example). ). Such stations also have reception capabilities providing a bidirectional link.
  • the uplink from a transmitting station to the satellite requires a large amount of radiated power so that the signal rebroadcast by the satellite can be received and operated properly.
  • the transmitting station is equipped with high power amplifiers (HPA) in the transmission chain. Note that the receiving satellite antennas alone do not face this power problem.
  • these HPAs are used in the form of a single equipment grouping together one or more amplification units (called active elements, for example power transistors or TWTs). Travel Waves Tubes )) and a appropriate power supply providing the necessary / appropriate electrical power to the active elements.
  • active elements for example power transistors or TWTs. Travel Waves Tubes
  • TWTs power transistors
  • Travel Waves Tubes a power supply providing the necessary / appropriate electrical power to the active elements.
  • These different components are bulky and heavy to reach several tens or hundreds of watts, the resulting HPA reaching more than a dozen kilograms. This high weight then imposes significant structural constraints on the elements supporting them.
  • the invention also relates to the implementation of High Power Amplifiers (HPA) type traveling wave tubes (TOP) with a power output of at least 100W.
  • HPA High Power Amplifiers
  • TOP traveling wave tubes
  • a Progressive Wave Tube (PT) type HPA consists of a high voltage power supply subassembly providing voltages of several kilovolts and a TOP subset.
  • a TOP type HPA integrates a switching power supply that accepts DC voltages (generally between 12V and 48V) or alternating voltages (generally between 90V and 265V, at 50 to 60 Hz) and providing the high voltage necessary for the proper functioning of the TOP.
  • An object of the invention is to provide an antenna having a simplified mechanism, in particular the source arm.
  • the document US 2002/018016 describes a satellite receiving antenna with a high power amplifier mounted on the source arm of the antenna.
  • the primary reflector is the main reflection surface which, in reception, concentrates the waves emitted by a satellite towards a source antenna mounted on the source arm and, in transmission, diffuses by reflection the waves emitted by this source antenna towards the satellite.
  • the primary reflector may be formed of one or more reflector portions (or petals) which, in use, are held contiguous to form the primary reflection surface.
  • parabolic reflector means any reflector of a satellite antenna or any part of a reflector composed of one or more contiguous portions forming a reflection surface having substantially a paraboloidal curvature, whatever the cutout (external form) of the reflector: circular, substantially rhombic, elliptical or other.
  • the source arm defines the mechanical part in charge of maintaining the elements used to illuminate the primary reflector, in particular the secondary reflector if present, the radiating source (horn, patches, network constituted by these elements) and the systems / components related to the radiation source (filters, orthomode, HPA, LNA [low noise amplifier], LNB [reduced noise conversion block], etc.).
  • the source arm is an arm extending generally from substantially an attachment point (generally peripherally of the primary reflector) to the focal point of the primary reflector (free end of the source arm).
  • This focal point located for example about 500 mm from the center of the primary reflector) constitutes the primary focus of the antenna where the source antenna is placed, either as a radiation source or in the form of a radiation source. secondary reflector reflecting radiation from or to a farther source.
  • the source arm can be held cantilever at its point of attachment. This is why a limitation of the load applied to it is sought.
  • the source arm of most known transportable mobile-satellite (fly-away) mobile stations is provided with a horn antenna (source antenna) with possibly a secondary reflector.
  • the HPA is positioned outside the reflector elements and source arm of the antenna and is connected to the horn antenna by a waveguide.
  • the source arm is subject to fewer constraints and can be less cumbersome.
  • a disadvantage of this configuration lies, on the one hand, in the signal degradation and loss of power before emission due to ohmic losses inside the waveguide and, on the other hand, in the larger bulk the support part of the antenna (off source arm and reflector). This loss of power must be offset by a more powerful HPA and therefore overload and over-volume against the transportability. A more powerful HPA is also more expensive.
  • Another object of the invention is therefore to improve the transmission performance of these antennas for the same HPA while avoiding the use of oversized source arms, that is to say by maintaining a simple mechanism of source arm conducive to transport and its motorized orientation to the satellite.
  • This simple mechanism of the source arm is also advantageous: when a motorized drive mechanism of the antenna is provided, it is even smaller and less energy consuming than the load to motorize is low.
  • This mechanism can be a 2- or 3-axis positioner such as azimuth adjustment, polarization and elevation of the antenna or an antenna unfolding / folding actuator or possibly a module coupling the actuator and positioner capabilities. / 3 axes.
  • rotating joints or waveguides must be used between the horn antenna and the waveguide to provide effective waveguiding when the source arm is rotated during the adjustment, for example, the elevation of the antenna.
  • Such joints or rotating waveguides are expensive and represent, when integrated into the system, an additional weight constraint applied to the source arm.
  • Another object of the invention is to overcome these joints or rotating waveguides to provide orientable antennas at reduced cost.
  • the waveguide should not be bent excessively at the risk of altering the wave transmission. Therefore, the waveguide that extends from the source arm to the external HPA forms a bend at the base of the source arm, causing discomfort during handling operations, such as folding the antenna.
  • the volume occupied by this elbow and the movement of this elbow also goes against a compact system designed to meet transport standards such as IATA.
  • the rigidity of the guide generates resistive efforts with respect to a drive mechanism of the antenna (azimuth adjustment, polarization or elevation or folding). A motorized mechanism more powerful and more robust must then be used at the expense of the weight and volume of the whole.
  • Another object of the invention is then to overcome the waveguide at the links between the source arm and the support to limit the resistance and annoyance generated by the waveguide. Simplified drive mechanisms and a gain in volume and weight will then be obtained.
  • At least one of these objects is achieved by the present invention by separating the high voltage power supply and the HPA TOP; the TOP being placed on the source arm unlike the high voltage power supply which is preferably arranged on the support of the source arm and the reflector.
  • Such a configuration makes it possible to use flexible electrical cables between the high-voltage power supply and the TOP, and to use a flexible coaxial cable (and no longer a rigid waveguide) to bring the low power signal to the TOP. ; the coaxial link being compatible with the transmission of a signal of low power level. Therefore, the HPA TOP is kept closer to the primary (source) focus of the antenna causing minimal power loss while limiting the additional load imposed on the source arm.
  • a TOP of 200 W weighs about 2 kg. Therefore, the source arm and the adjustment mechanisms of the arm and the antenna can be dimensioned reasonably compared to a source arm to support the weights of the TOP and its high voltage power supply (about ten kilograms).
  • the invention firstly relates to a mobile station according to claim 1.
  • TOP type amplifiers commonly offer a power output of several hundred watts.
  • An emitted power of 200 W is compatible with an effective satellite link in difficult conditions, for example when the antenna is located at the edge of coverage of the satellite, when the target satellite is old and has a low sensitivity, or when the weather conditions are unfavorable.
  • the TOP is carried by the source arm as close as possible to the source antenna (horn antenna, patch antenna or any other device consisting of an assembly of radiating elements (ER), for example a network ER) optionally coupled to a secondary reflector.
  • the weight of a TOP of about 1 to 2 kg does not require significant oversizing of the source arm because the length of such an arm is generally of the order of 50 cm for a reflector 70 cm in diameter.
  • the high voltage power supply of the order of 5 to 10 kg, is carried neither by the source arm nor by any moving element of the antenna (for example the primary reflector).
  • the high voltage power supply is secured to a support, said support being arranged to receive the source arm and the primary reflector in motion.
  • a bundle of electrical cables runs along the source arm and connection means between the source arm / primary reflector and the support, and connects the high voltage power supply to the TOP.
  • the mobile connection means of the source arm with the support and the primary reflector with the support are of the type 2- or 3-axis positioner, in elevation, in azimuth and possibly in polarization.
  • said primary parabolic reflector and the source arm are movably mounted relative to a support between a use position and a storage position.
  • the storage position may, for example, be such that the primary reflector and the source arm are folded into a storage structure, which structure is the support on which the reflector and the source arm are movably mounted.
  • the primary reflector is formed of several removable portions (or petals) and said storage structure is arranged to house said removed portions when the antenna is in the storage position.
  • the TOP is arranged on said source arm so as to occupy, in the storage position, at least a part of the space formed by the parabolic curvature of the primary reflector.
  • the space formed by the curvature of the reflector is understood to be the space between the reflective curved surface of the reflector (or central petal when the reflector is composed of several removable petals, the storage position generally leaving only the central petal in place) and the plane resting on the edge of the reflector, knowing that the reflector may have a non-circular cutout.
  • the source antenna (horn antenna and / or secondary reflector) abuts the primary reflector in the folded storage position. This results in an unused space between these two elements, including the hollow space formed by the curved primary reflector. So, according to the invention, this space formed by the primary reflector is used to store the TOP.
  • said TOP is arranged on said source arm so as to substantially face the central portion of said primary reflector in the storage position.
  • said TOP is positioned on one side of said source arm and is inclined to follow the inclination of the primary reflector facing it.
  • the lateral positioning of the TOP makes it possible to leave the center of the source arm for the horn antenna and secondary reflector elements.
  • the inclination of the TOP to follow the inclination of the primary reflector at the same location optimizes the occupation of the storage space.
  • the rotational capacity of the source arms and primary reflector relative to the support can be multiple, in particular in elevation (rotation with respect to the same horizontal axis for the two elements), in azimuth (rotation relative to the same vertical axis for the two elements). two elements) and / or in polarization (rotation of the radiating element [patch, horn, network] with its possible orthomode).
  • said source arm is rotatably mounted by means of cams secured to said primary reflector.
  • the cam effect is formed firstly by the axis of rotation of the primary reflector (and cam means) and secondly by a parallel and distinct axis of rotation between the source arm and the cam means.
  • the source arm is free to rotate relative to the cam means.
  • said cam means are arranged such that said source arm performs a translation movement during the folding of said primary reflector between said use position and said storage position.
  • this translation brings the source arm towards the folding mechanisms (axis of rotation of the reflector), the compactness of the folded system is increased.
  • cam means are arranged such that the source arm rotates relative to said support during elevation adjustment of said primary reflector.
  • the cam means comprise means for rotating said source arm when said primary reflector is turned on. in rotation with respect to said support.
  • said drive means comprise a stop provided on the cam and a corresponding abutment provided on the source arm, so that when the cam is rotated at the same time as the primary reflector, the two stops come into contact and in turn drag the source arm.
  • holding means ensuring contact between said stops.
  • said holding means comprise a pawl on the source arm and a corresponding opening provided on the cam means, the pawl being engaged in the opening in the position of use of the station.
  • the antenna further comprises a secondary reflector rotatably mounted on said source arm.
  • the secondary reflectors are substantially perpendicular to the source arms.
  • said support comprises guide means arranged to guide said secondary reflector in rotation during said translation of the source arm.
  • said guide means are a curved profile formed on said support, for example a rail, said secondary reflector being arranged to come into contact with said profile during the unfolding / folding phases of the antenna.
  • the satellite antenna further comprises means for fixing / blocking said source arm in the storage position.
  • said fixing means comprise a first fixing element disposed on said source arm and a second fastening element integral with said support, said first and second fixing elements being arranged to cooperate together during said translation of the source arm.
  • said first fixing element comprises a finger integral with said source arm and said second fixing element comprises an opening made in said support and arranged to receive said finger during the translational movement.
  • a first phase of rotation of the cam brings the source arm and the finger in the axis of the opening made in the support. Then during the translation of the source arm, the finger engages in the opening and blocks the source arm. This increases the resistance of the antenna to shocks and vibrations by blocking the source arm on the support.
  • a mobile satellite telecommunications station comprises an antenna as presented above and a cover removably engaged with said support, said supports and cover being arranged to form a storage structure of said antenna in storage position.
  • the example described below relates to a mobile telecommunication satellite station complying with the international IATA transport standard (weight less than 32 kg, 1580 mm developed [width + length + height]).
  • Station 1 operates in transmission and reception for satellite links in the Ku frequency band in the example (other frequency bands can also be used: X, Ka, C, etc.).
  • the station 1 folded comprises a substantially parallelepiped base 2 having an interface 3 of electrical and / or electronic connectors 4 for connecting the station to external equipment, for example an electrical source (sector) or a laptop.
  • external equipment for example an electrical source (sector) or a laptop.
  • the station 1 also has a lid 5 of complementary shape to that of the base 2.
  • the base 2 and the cover 5 are made of carbon composite material and form the lower and upper shells of a protective structure of the electronic and mechanical internal elements in a folded position of the station.
  • a closure system (not shown) is provided to close the protective structure.
  • the base 2 may comprise (hidden in its interior, and not shown) a miniature PC and antennal system elements such as a high voltage power supply of an HPA, an electronic power supply unit, a specific electronic card , a band-to-band conversion unit KU, a band-to-band conversion unit KU, a beacon receiver, a microwave switching board, a 2-axis inclinometer and a compass.
  • a miniature PC and antennal system elements such as a high voltage power supply of an HPA, an electronic power supply unit, a specific electronic card , a band-to-band conversion unit KU, a band-to-band conversion unit KU, a beacon receiver, a microwave switching board, a 2-axis inclinometer and a compass.
  • a primary parabolic type carbon fiber reflector 10 is articulated, in two pivots 11 ', to the base 2 about a horizontal axis 11.
  • the primary reflector 10 is composed of a central petal 10' integral with the means of joints 11 'about the horizontal axis 11 and three removable petals 10 "attached thereto (attachment means not shown), for example by hooks.
  • the focal length of the primary reflector 10 is about 500 mm.
  • the figure 3 shows the mobile satellite telecommunication station in folded mode without the top cover 5 and reveals the storage of the removable petals 10 "when they are not attached to the folded central petal 10 '.
  • a source arm 12 is also articulated about the axis 11 at the same two joints 11 'as the primary reflector 10.
  • the source arm 12 is formed of a continuous hollow carbon structure 120 comprising two straight arms 120' parallel interconnected by a bridge providing rigidity at one of their ends and connected at their other end to the axis 11 by means of cams 13.
  • the cams 13 will be described in more detail in the following description.
  • the source arm 12 has a length of about 700 mm and supports a portion of the antenna system. In particular, it (12) supports at its end opposite the axis 11 of rotation in elevation, a secondary reflector 121 ellipsoidal or almost ellipsoidal and articulated around a horizontal axis 122 parallel to the axis 11.
  • Other elements used in the reception and transmission channels are also supported by the source arm 12 but are not described in more detail here: motorization axis polarization (motor, encoder, limit switches), orthomode, filter RX , LNA, rotating joint for polarization, harmonic filter, TX filter, coupler, isolator, connecting guides, guide bearing structures, ...
  • the TOP 125 is connected to a high-voltage power supply (not shown) internal to the base 2 via an electric flexible cable (not shown) running along the straight arms 120 'of the source arm and passing substantially at the joints 11 '.
  • This power supply is mounted screwed on block cylinders (for vibration and shock resistance) in the bottom of the base 2.
  • the power / low noise amplification elements 124 are connected to the baseband elements via a coaxial cable (not shown) also passing substantially at the joints 11 'about the axis 11.
  • a coaxial cable which is more flexible than a waveguide makes it possible to reduce the resistive forces supported by the joints 11 '.
  • the signal generated by the baseband is applied to the mobile satellite telecommunication station which makes the change of frequency band (L-band to KU band) and then transmitted to the TOP 125 by the coaxial cable, amplified by said TOP 125 (which is fed by the high voltage power supply located in the base) and then emitted as electromagnetic waves through a waveguide 126 to the horn 123 and then successively reflected by the secondary reflector 121 and the primary reflector 10 to the targeted satellite.
  • the reverse receive path is identical except that the received signal is traditionally processed by the low noise amplification means 124 (and not by the HPA) and then transposed in the L band via the conversion block.
  • KU band to L band inside the bag before being transmitted to the baseband out of the bag by a coaxial cable.
  • the axis 11 is the axis motorized by the geared motor 14.
  • the source arm and the primary reflector are decorrelated structurally.
  • the AZ / EL 141 positioner acts as an interface between these two components.
  • the cams 13 and the primary reflector 10 are fixedly secured to the axis 11 so that the angle ⁇ (cf. Fig.7 ) formed by the cams 13 and the primary reflector 10 does not vary.
  • the positioner 14 modifies the elevation of the antenna 10 (and the source arm 12) by rotation of the shaft 11 by means of a gear system 143 and a worm 143 '( figure 8ter ).
  • the primary reflector 10, the source arm 12 and the actuator 14 of the EL axis are mounted on a rotating horizontal plate 141 along a vertical axis under the action of the motorisation (not visible) of the axis AZ in order to adjust the azimuth of the antenna 10.
  • the plate 141 is mounted on a ball bearing 142 ( figure 4 ) with respect to the base 2.
  • the motorization of the axis AZ drives the plate 141 in rotation by a system of notched wheels (not shown).
  • An automatic pointing system may be provided to automatically control the AZ, EL and POL axes so that the mobile satellite telecommunication station points to a preselected satellite.
  • the axis POL of an ad hoc positioner (not shown), mounted on the source arm, makes it possible to adjust the polarization of the antenna by turning the horn 123 around its axis of revolution.
  • the positioner 141 and its axes actuators AZ and EL can be sized smaller.
  • the TOP 125 is of substantially parallelepiped shape.
  • the TOP 125 is positioned laterally on the source arm 12 (on one of the two straight arms 120 'extending outwardly from the source arm) and is slightly inclined relative to the plane formed by the two arms 120 extending from the axis 11. This inclination allows the TOP 125 to marry at best the curvature of the primary reflector 10 in the folded position.
  • the positioning of the TOP 125 and this inclination allow to occupy part of the space formed by the curvature of the primary reflector 10, increasing the compactness of the station 1 in the storage position.
  • the inclination of the TOP 125 is obtained by the use of an arm profile 120 'supporting the TOP 125 of trapezoidal rectangle type ( figure 4 ) whose inclined side (of an angle ⁇ ) corresponds to the upper surface of the arm 12 on which is fixed the TOP 125.
  • the attachment of the TOP 125 on the arm 120 ' is achieved by gluing or screwing.
  • the source arm 12 can be almost vertical and the primary reflector 10 almost horizontal.
  • the ratchet mechanism 124 thus makes it possible to prevent any tilting of the source arm 12 towards the rear (towards the primary reflector) under the effect of wind or impact.
  • the role of the cam 13 is to allow the storage in the stored position of the source arm 12 equipped.
  • FIGs 7 to 11 the folding of the mobile satellite telecommunication station from the position of use ( figure 7 ) to the packing / storage position ( figure 12 ).
  • the cam 13 continues its rotation (arrow F3, figure 9 ter) about the axis 11 and prints at the source arm 12 a movement from the front to the back (the movement from top to bottom becomes minimal) (arrow F4, figure 10 ) by sliding of the arm 12 on the abutment element 15.
  • This movement makes it possible to "bring back" the arm 12 under the mechanism of the positioner 14 so as to reduce the space required for storage of the front end of the source arm 12 This saves the compactness of the station in the storage position.
  • Source arm fixing means are also provided for fixing the source arm 12 to the base 2 in the storage position so as to increase the resistance of the station to shocks or vibrations experienced during its transport / handling.
  • a finger 16 is provided on the source arm 12, the end of the finger extending in the longitudinal direction of the arm 12 towards the cam 13.
  • a housing 17 complementary to the finger 16 is provided on the base 2. As shown on the figure 7 this housing 17 is made in the support abutment 15 provided on the base 2.
  • This fastening system (16, 17) is provided at the two arms 120 'of the source arm 12 to allow the maintenance / blocking of the source arm 12, which is a fundamental function during the transport of the mobile telecommunication station by satellite or when used on a vehicle (drive-away).
  • the secondary reflector 121 is articulated around the horizontal axis 122 ( figure 7 ) allowing, in combination with the mainly horizontal translation of the source arm 12 by the cam effect 13, effective storage of this reflector 121 in a housing 20 provided in the base 2 ( figure 7bis ).
  • the retraction of this reflector 121 can thus be achieved in a part of the space formed by the curvature of the primary reflector 10, improving the compactness of the mobile satellite telecommunication station.
  • the housing 20 has a curved profile 21 from an upper point 210 substantially towards the top of the base 2 and a lower point 211 substantially towards the bottom of the base 2.
  • FIGS. 7bis to 12bis correspond to an enlargement in section of the zone of the secondary reflector in the same steps of folding that those of Figures 7 to 12 .
  • the secondary reflector 121 is not in contact with the profile 21 ( figure 7bis ).
  • the secondary reflector 121 In fully folded position (storage position - figure 12 ), the secondary reflector 121 has tilted about 35 °, the bottom of this reflector 121 being substantially at the lower point 211 of the profile 21 ( figure 12bis ).
  • This inclination can be adapted by modifying the profile 21 adequately.
  • An inclination is sought which limits the horizontal spreading of the secondary reflector 121 in the folded position and which tends to make the secondary reflector 121 parallel to the portion of the primary reflector 10 facing in the storage position.
  • the pawl 134 engages in the oblong housing 133 while the stops 131 and 132 are not yet in contact. Thanks to the oblong shape of the housing 133, the rotation of the cam 13 continues under the action of the axis 11 and the positioner 14 to bring the two stops into contact, the source arm 12 still resting on the fulcrum 15. Once the stops have been established, the shaft 11 rotates the source arm 12.
  • the secondary reflector 121 is also rotated in the opposite direction under the action of a restoring force, for example a spring provided at the axis of rotation 122.
  • a stop (not shown) may also be at the secondary reflector 121 and the source arm 12 to define the position of use of the secondary reflector 121.
  • the applied spring a contact force between the secondary reflector and the stop so as to limit the movement of the secondary reflector 121 in the presence of vibrations or shocks.
  • the station 1 thus provided can be mounted on a vehicle ( figure 14 ), configuration in which the base 2 is fixed to the gallery of a vehicle, without top cover 5.
  • the station is then deployed in the use position when the vehicle is stationary at the operating site.

Landscapes

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  • Details Of Aerials (AREA)

Description

  • L'invention concerne le domaine des antennes satellites d'émission munies éventuellement de capacités en réception. De telles antennes sont utilisées dans les systèmes de télédiffusion par liaison satellite et comprennent un réflecteur primaire et un bras de source généralement reliés à un support. Un réflecteur secondaire peut également équiper le bras de source.
  • L'invention concerne également une station mobile de télécommunication par satellite. Des stations mobiles de télécommunication par satellite adaptées au téléreportage ont récemment vu le jour, soit transportées en caisses (terminaux Fly-Away de Swe-Dish, par exemple), soit montées sur véhicule (terminaux Drive-Away de Swe-Dish, par exemple). De telles stations possèdent également des capacités en réception assurant une liaison bidirectionnelle.
  • La liaison montante depuis une station émettrice vers le satellite requiert un niveau de puissance rayonnée important afin que le signal rediffusé par le satellite puisse être reçu et exploité proprement. Pour satisfaire la puissance d'émission requise notamment en conditions extrêmes (bord de couverture du satellite, canal de propagation peu propice), la station émettrice est dotée d'amplificateurs haute puissance (HPA - High Power Amplifier) dans la chaîne d'émission. On note que les antennes satellites uniquement de réception ne sont pas confrontées à ce problème de puissance.
  • Dans les stations mobiles de télécommunication par satellite, ces HPA sont utilisés sous forme d'un seul équipement regroupant une ou plusieurs unités d'amplification (appelées éléments actifs, par exemple transistors de puissance ou TOP (tubes à ondes progressives, TWT en anglais pour Travel Waves Tubes)) et une alimentation appropriée fournissant la puissance électrique nécessaire/convenable aux éléments actifs. Ces différents composants sont volumineux et lourds pour atteindre plusieurs dizaines ou centaines de watt, le HPA résultant atteignant plus d'une dizaine de kilogrammes. Ce poids élevé impose alors d'importantes contraintes structurelles sur les éléments les supportant.
  • L'invention concerne également la mise en oeuvre d'Amplificateurs Haute Puissance (HPA) de type tubes à ondes progressives (TOP) d'une puissance à l'émission d'au moins 100W. Un HPA de type Tube à Ondes Progressives (TOP) se compose d'un sous-ensemble alimentation haute tension fournissant des tensions de plusieurs kilovolts et d'un sous-ensemble TOP. Généralement conçu sous la forme d'un bloc monolithique, un HPA de type TOP intègre une alimentation à découpage acceptant des tensions continues (généralement comprises entre 12V et 48V) ou alternatives (généralement comprises entre 90V et 265V, sous 50 à 60 Hz) et fournissant la haute tension nécessaire au bon fonctionnement du TOP.
  • Il est connu d'utiliser des antennes satellites fixes sur lesquelles les HPA sont installés sur le bras de source de l'antenne. Un dimensionnement approprié des bras de source est alors prévu pour assurer, à la fois, la rigidité de l'ensemble et conserver le centrage du réflecteur secondaire ou du cornet, ce dimensionnement étant parfois couplé à des barres ou câbles de maintien soulageant le bras de source des efforts qui lui sont appliqués. Ces antennes satellites deviennent alors vite volumineuses et trop lourdes pour des applications nomades, notamment en vue de respecter les normes de transport telles que IATA. Un but de l'invention est de proposer une antenne présentant une mécanique simplifiée, notamment du bras de source.
  • Dans cette optique, une autre approche a été adoptée pour les stations mobiles de télécommunication par satellite. On connaît des documents EP-1465288 , US-4771293 et US-6573871 , des stations mobiles de télécommunication par satellite comprenant une antenne satellite pour l'émission d'un signal électromagnétique comprenant au moins :
    • un réflecteur parabolique primaire,
    • un bras de source, et
    • des moyens amplificateurs haute puissance.
  • Le document US 2002/018016 décrit une antenne de réception pour satellite, avec un amplificateur à haute puissance monté sur le bras de source de l'antenne. Le réflecteur primaire est la surface de réflexion principale qui, en réception, concentre les ondes émises par un satellite vers une antenne source montée sur le bras source et, en émission, diffuse par réflexion les ondes émises par cette antenne source vers le satellite. Le réflecteur primaire peut être formé d'une ou plusieurs portions (ou pétales) de réflecteur qui, en utilisation, sont maintenus accolées pour former la surface de réflexion primaire. On entend par "réflecteur parabolique", tout réflecteur d'une antenne satellite ou toute partie d'un réflecteur composée d'une ou plusieurs portions accolées formant une surface de réflexion ayant sensiblement une courbure paraboloïdale, quelque soit la découpe (forme externe) du réflecteur : circulaire, sensiblement losange, elliptique ou autre.
  • Le bras de source définit la partie mécanique en charge de maintenir les éléments servant à éclairer le réflecteur primaire, notamment le réflecteur secondaire si existant, la source rayonnante (cornet, patchs, réseau constitué par ces éléments) et les systèmes/composants connexes à la source de rayonnement (filtres, orthomode, HPA, LNA [amplificateur à faible bruit], LNB [bloc de conversion à bruit réduit], etc.). Dans nombre de configurations, le bras de source est constitué d'un bras s'étendant généralement depuis sensiblement un point de fixation (généralement en périphérie du réflecteur primaire) vers le point focal du réflecteur primaire (extrémité libre du bras de source). Ce point focal (situé par exemple à environ 500 mm du centre du réflecteur primaire) constitue le foyer primaire de l'antenne où est placée l'antenne source, soit sous forme de source de rayonnement, soit sous forme de réflecteur secondaire réfléchissant le rayonnement depuis ou vers une source plus éloignée. Le bras de source peut être maintenu en porte-à-faux au niveau de son point de fixation. C'est pourquoi une limitation de la charge appliquée à celui-ci est recherchée.
  • D'un côté, il existe des stations mobiles de télécommunication par satellite montées sur véhicule (drive-away en langue anglaise) embarquant un HPA sur le bras de source, ce dernier étant renforcé pour assurer le maintien des composants. Un éventuel mécanisme d'entraînement du bras de source est également renforcé et de dimension imposante.
  • D'un autre côté, le bras de source de la plupart des stations mobiles de télécommunication par satellite transportables (fly-away en langue anglaise) connues est muni d'une antenne à cornet (antenne source) avec éventuellement un réflecteur secondaire. Le HPA est positionné à l'extérieur des éléments réflecteur et bras de source de l'antenne et est relié à l'antenne à cornet par un guide d'ondes. Dans cette configuration, le bras de source est soumis à moins de contraintes et peut ainsi être moins encombrant. Un inconvénient de cette configuration réside, d'une part, dans la dégradation du signal et la perte de puissance avant émission dues aux pertes ohmiques à l'intérieur du guide d'ondes et, d'autre part, dans l'encombrement plus important de la partie support de l'antenne (hors bras de source et réflecteur). Cette perte de puissance doit être compensée par un HPA plus puissant et donc par une surcharge et un sur-volume allant à l'encontre de la transportabilité. Un HPA plus puissant est également plus onéreux.
  • Un autre but de l'invention est donc d'améliorer les performances en transmission de ces antennes pour un même HPA tout en évitant d'avoir recours à des bras de source surdimensionnés, c'est-à-dire en conservant une mécanique simple du bras de source propice au transport et à son orientation motorisée vers le satellite.
  • Cette mécanique simple du bras de source est également avantageuse : lorsqu'un mécanisme d'entraînement motorisé de l'antenne est prévu, ce dernier est d'autant plus petit et moins consommateur en énergie que la charge à motoriser est faible. Ce mécanisme peut être un positionneur 2 ou 3 axes du type réglage de l'azimut, polarisation et élévation de l'antenne ou un actionneur de dépliement/repliement de l'antenne ou éventuellement un module couplant les capacités d'actionneur et de positionneur 2/3 axes.
  • L'utilisation d'un guide d'onde pour relier l'antenne au HPA est également préjudiciable pour plusieurs raisons.
  • D'une part, des joints ou guides d'ondes tournants doivent être utilisés entre l'antenne à cornet et le guide d'onde pour assurer le guidage efficace des ondes lorsque le bras de source est mis en rotation lors de l'ajustement, par exemple, de l'élévation de l'antenne. De tels joints ou guides d'ondes tournants sont onéreux et représentent, lorsqu'ils sont intégrés au système, une contrainte de poids supplémentaire appliquée au bras de source.
  • Un autre but de l'invention est de s'affranchir de tels joints ou guides d'ondes tournants afin de proposer des antennes orientables à coût réduit.
  • D'autre part, le guide d'onde ne doit pas être courbé de façon trop importante au risque d'altérer la transmission des ondes. Par conséquent, le guide d'onde qui s'étend du bras de source vers le HPA externe forme un coude à la base du bras de source, engendrant une gêne lors d'opérations de manipulation, par exemple le repliement de l'antenne. Le volume occupé par ce coude et le mouvement de ce coude vont également à l'encontre d'un système compact visant à respecter des normes de transport telles que IATA. En outre, la rigidité du guide engendre des efforts résistifs à l'égard d'un mécanisme d'entraînement de l'antenne (réglage azimut, polarisation ou élévation ou repliement). Un mécanisme motorisé plus puissant et plus robuste doit alors être utilisé au détriment du poids et du volume de l'ensemble.
  • Un autre but de l'invention est alors de s'affranchir du guide d'ondes au niveau des liaisons entre le bras de source et le support afin de limiter la résistance et la gêne engendrées par le guide d'onde. Des mécanismes d'entraînement simplifiés et un gain de volume et poids seront alors obtenus.
  • Au moins un de ces buts est atteint par la présente invention par la séparation entre l'alimentation haute tension et le TOP du HPA ; le TOP étant placé sur le bras de source contrairement à l'alimentation haute tension qui est disposée, de préférence, sur le support du bras de source et du réflecteur. Une telle configuration permet d'utiliser des câbles électriques souples entre l'alimentation haute tension et le TOP, et d'utiliser un câble coaxial souple (et non plus un guide d'onde rigide) pour amener le signal faible puissance jusqu'au TOP ; la liaison coaxiale étant compatible avec la transmission d'un signal de faible niveau de puissance. Par conséquent, le TOP du HPA est maintenu au plus près du foyer primaire (source) de l'antenne engendrant un minimum de perte de puissance tout en limitant la charge supplémentaire imposée au bras de source. Un TOP de 200 W, pèse environ 2 kg. Par conséquent, le bras de source et les mécanismes de réglage du bras et de l'antenne peuvent être dimensionnés de façon raisonnable par rapport à un bras source devant supporter les poids du TOP et de son alimentation haute tension (environ dix kilogrammes).
  • A cet effet, l'invention a tout d'abord pour objet une station mobile selon la revendication 1.
  • Les amplificateurs de type TOP offrent couramment une puissance émise de plusieurs centaines de watts. Une puissance émise de 200 W est compatible avec une liaison satellitaire efficace en conditions difficiles, par exemple lorsque l'antenne est située en bordure de couverture du satellite, lorsque le satellite visé est ancien et présente une faible sensibilité, ou encore lorsque les conditions météorologiques sont défavorables.
  • Selon l'invention, le TOP est porté par le bras de source au plus près de l'antenne source (antenne à cornet, antenne patch ou tout autre dispositif constitué d'un assemblage d'éléments rayonnants (ER), par exemple un réseau d'ER) couplée éventuellement à un réflecteur secondaire. Le poids d'un TOP d'environ 1 à 2 kg ne nécessite pas de surdimensionnement important du bras de source car la longueur d'un tel bras est généralement de l'ordre de 50 cm pour un réflecteur de 70 cm de diamètre.
  • L'alimentation haute tension, de l'ordre de 5 à 10 kg, n'est portée ni par le bras de source ni par tout élément mobile de l'antenne (par exemple le réflecteur primaire). De préférence, on dispose l'alimentation haute tension solidaire d'un support, ledit support étant agencé pour recevoir en mobilité le bras de source et le réflecteur primaire. Un faisceau de câbles électriques court le long du bras de source et des moyens de liaisons entre bras source/réflecteur primaire et le support, et relie l'alimentation haute tension au TOP. Les moyens de liaison mobile du bras source avec le support et du réflecteur primaire avec le support sont du type positionneur 2 ou 3 axes, en élévation, en azimut et éventuellement en polarisation.
  • Dans un mode de réalisation, ledit réflecteur parabolique primaire et le bras de source sont montés mobiles par rapport à un support entre une position d'utilisation et une position de stockage. La position de stockage peut, par exemple, être de sorte que le réflecteur primaire et le bras de source sont repliés dans une structure de stockage, laquelle structure étant le support sur lequel sont montés mobiles le réflecteur et le bras de source.
  • Dans un mode de réalisation, le réflecteur primaire est formé de plusieurs portions (ou pétales) amovibles et ladite structure de stockage est agencée pour héberger lesdites portions retirées lorsque l'antenne est dans la position de stockage.
  • Afin de minimiser l'encombrement résultant de l'antenne en position repliée de stockage, le TOP est agencé sur ledit bras de source de sorte à occuper, en position de stockage, au moins une partie de l'espace formé par la courbure parabolique du réflecteur primaire. L'espace formé par la courbure du réflecteur est entendu comme étant l'espace compris entre la surface réfléchissante courbe du réflecteur (ou pétale central lorsque le réflecteur est composé de plusieurs pétales amovibles, la position de stockage ne laissant généralement que le pétale central en place) et le plan s'appuyant sur le bord du réflecteur, sachant que le réflecteur peut avoir une découpe non circulaire.
  • Dans les systèmes de l'état de l'art, l'antenne source (antenne à cornet et/ou réflecteur secondaire) vient buter contre le réflecteur primaire dans la position repliée de stockage. Il en résulte une inutilisation de l'espace entre ces deux éléments, notamment l'espace creux formé par le réflecteur primaire incurvé. Ainsi, selon l'invention, cet espace formé par le réflecteur primaire est utilisé pour stocker le TOP.
  • En particulier, il est prévu de positionner ledit TOP sur ledit bras de source sensiblement du côté faisant face au réflecteur primaire en position de stockage.
  • En particulier, ledit TOP est agencé sur ledit bras de source de sorte à faire sensiblement face à la partie centrale dudit réflecteur primaire en position de stockage.
  • Dans un mode de réalisation, ledit TOP est positionné sur un côté dudit bras de source et est incliné de sorte à suivre l'inclinaison du réflecteur primaire lui faisant face. Le positionnement latéral du TOP permet de laisser le centre du bras de source pour les éléments d'antenne cornet et de réflecteur secondaire. L'inclinaison du TOP pour suivre l'inclinaison du réflecteur primaire au même endroit permet d'optimiser l'occupation de l'espace de stockage.
  • La capacité de rotation des bras de source et réflecteur primaire par rapport au support peut être multiple, notamment en élévation (rotation par rapport à un même axe horizontal pour les deux éléments), en azimut (rotation par rapport à un même axe vertical pour les deux éléments) et/ou en polarisation (rotation de l'élément rayonnant [patch, cornet, réseau] avec son éventuel orthomode).
  • Particulièrement, ledit bras de source est monté en rotation par l'intermédiaire de moyens de came rendus solidaires dudit réflecteur primaire. L'effet came est réalisé d'une part par l'axe de rotation du réflecteur primaire (et des moyens de came) et d'autre part par un axe de rotation parallèle et distinct entre le bras de source et les moyens de came. Le bras de source est libre en rotation par rapport aux moyens de came.
  • En particulier, lesdits moyens de came sont agencés de sorte que ledit bras de source effectue un mouvement de translation lors du repliement dudit réflecteur primaire entre ladite position d'utilisation et ladite position de stockage. Lorsque cette translation ramène le bras de source vers les mécanismes de repliement (axe de rotation du réflecteur), on augmente la compacité du système replié.
  • En outre, les moyens de came sont agencés de sorte que le bras de source effectue une rotation par rapport audit support lors du réglage en élévation dudit réflecteur primaire.
  • Pour réaliser à la fois le mouvement de translation en phase de repliement et le mouvement de rotation en phase d'utilisation, il est prévu que les moyens de came comprennent des moyens d'entraînement en rotation dudit bras de source lorsque ledit réflecteur primaire est mis en rotation par rapport audit support. Notamment, lesdits moyens d'entraînement comprennent une butée prévue sur la came et une butée correspondante prévue sur le bras de source, de sorte que lorsque la came est entraînée en rotation en même temps que le réflecteur primaire, les deux butées entrent en contact et entraînent à leur tour le bras de source.
  • Pour éviter la perte de contact entre les deux butées et/ou un basculement du bras de source en présence de vent, il est prévu des moyens de maintien assurant le contact entre lesdites butées. Notamment, lesdits moyens de maintien comprennent un cliquet sur le bras de source et une ouverture correspondante prévu sur les moyens de came, le cliquet étant engagé dans l'ouverture en position d'utilisation de la station. Ainsi, ces moyens de maintien permettent de maintenir ledit bras de source et lesdits moyens de came dans une même position relative lors de l'utilisation de ladite antenne. Le maintien de la même position relative permet de conserver la rigidité de l'ensemble {came, bras de source} et ainsi d'assurer une rotation efficace du bras de source.
  • Dans un mode de réalisation avancé, l'antenne comprend, en outre, un réflecteur secondaire monté mobile en rotation sur ledit bras de source. Dans l'art antérieur, les réflecteurs secondaires sont sensiblement perpendiculaires aux bras de source. Du coup, lors du repliement de l'antenne par rotation du réflecteur primaire, le réflecteur secondaire se retrouve sensiblement perpendiculaire au réflecteur primaire, entraînant soit une collision entre les deux réflecteurs soit une limitation du rapprochement du bras de source vers le réflecteur primaire. Selon la présente invention, il est alors prévu que ledit support comprend des moyens de guidage agencés pour guider ledit réflecteur secondaire en rotation lors de ladite translation du bras de source. La translation du bras de source couplée aux moyens de guidage du réflecteur secondaire permet d'incliner progressivement ce dernier lors du repliement de l'antenne vers sa position de stockage. Dans cette dernière, le réflecteur secondaire n'est plus perpendiculaire au réflecteur primaire. On peut alors davantage approcher le réflecteur primaire du bras de source. L'antenne en position de stockage gagne ainsi en compacité.
  • Eventuellement, lesdits moyens de guidage sont un profil courbe formé sur ledit support, par exemple un rail, ledit réflecteur secondaire étant agencé pour venir au contact dudit profil lors des phases de dépliement/repliement de l'antenne.
  • Dans les stations mobiles de télécommunication par satellite, il convient d'assurer une bonne tenue des différents éléments lors du transport afin d'éviter une dégradation de ceux-ci, dégradation due aux chocs et vibrations. A cet effet, il est prévu que l'antenne satellite comprend, en outre, des moyens de fixation/blocage dudit bras de source dans la position de stockage. Particulièrement, lesdits moyens de fixation comprennent un premier élément de fixation disposé sur ledit bras de source et un deuxième élément de fixation solidaire dudit support, lesdits premier et deuxième éléments de fixation étant agencés pour coopérer ensemble lors de ladite translation du bras de source.
  • En particulier, ledit premier élément de fixation comprend un doigt solidaire dudit bras de source et ledit deuxième élément de fixation comprend une ouverture pratiquée dans ledit support et agencée pour recevoir ledit doigt lors du mouvement de translation. Lors du repliement, une première phase de rotation de la came amène le bras de source et le doigt dans l'axe de l'ouverture pratiquée dans le support. Puis lors de la translation du bras de source, le doigt s'engage dans l'ouverture et bloque le bras de source. On accroît ainsi la résistance de l'antenne aux chocs et aux vibrations en bloquant le bras de source sur le support.Une station mobile de télécommunication par satellite comprend une antenne telle que présentée ci-dessus et un couvercle venant en prise de façon amovible avec ledit support, lesdits supports et couvercle étant agencés pour former une structure de stockage de ladite antenne en position de stockage.
  • L'utilisation de matériaux hautement résistant pour la structure de stockage, tels que la fibre de carbone, permet de conférer une fonction de protection aux chocs de cette structure.
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée ci-dessous et des figures annexées dans lesquelles :
    • Fig. 1 représente une vue d'une station mobile de télécommunication par satellite selon la présente invention dans sa position repliée de stockage et de transport ;
    • Fig. 2 représente une vue en élévation de la même station mobile de télécommunication par satellite déployée présentant des directions de visée azimut=0° et élévation=20° ;
    • Fig. 3 est une vue détaillée de la station mobile de télécommunication par satellite repliée de la fig.1, le capot protecteur étant vu en transparence ;
    • Fig. 4 représente une coupe transversale de l'arrière de la station mobile de télécommunication par satellite en position repliée montrant des détails d'intégration du TOP et des mécanismes de réglage de la visée ;
    • Fig. 5 est une vue de l'arrière de la station mobile de télécommunication par satellite en position repliée illustrant l'inclinaison du TOP la présente invention ;
    • Fig. 6 est une vue d'un angle arrière latéral montrant l'intégration du mécanisme de came et du TOP de la fig.5 ;
    • Fig. 7 représente une vue latérale de la station mobile de télécommunication par satellite de la fig.2 en position de fonctionnement ;
    • Fig. 8 à 12 représentent la station mobile de télécommunication par satellite à différent intervalle pendant le repliement de celle-ci entre sa position de fonctionnement et sa position de stockage ;
    • Fig. 7bis à 12bis illustrent la position et la rotation du réflecteur secondaire dans les positions correspondantes des fig. 7 à 12 ;
    • Fig. 8ter et 9ter sont des vues latérales agrandies de la came aux positions correspondantes des fig. 8 et 9 ;
    • Fig. 13 est un zoom de la partie de fixation du bras de source de la station mobile de télécommunication par satellite ; et
    • Fig. 14 représente la station mobile de télécommunication par satellite en position repliée munie de ses pétales de réflecteur primaire, station mobile de télécommunication par satellite apte à être placée directement sur la galerie d'un véhicule motorisé.
  • Les mêmes références utilisées dans les différentes figures et le texte ci-après se rapportent respectivement aux mêmes éléments.
  • L'exemple décrit ci-après se rapporte à une station mobile de télécommunication par satellite respectant la norme internationale de transport IATA (poids inférieur à 32 kg, 1580 mm de développé [largeur + longueur + hauteur]). La station 1 opère en émission et réception pour des liaisons par satellite dans la bande de fréquence Ku dans l'exemple (d'autres bandes de fréquences peuvent également être utilisées : X, Ka, C, etc.).
  • En référence à la figure 1, la station 1 repliée comprend une base 2 sensiblement parallélépipédique présentant une interface 3 de connectiques électriques et/ou électroniques 4 pour relier la station à des équipements externes, par exemple une source électrique (secteur) ou un ordinateur portable.
  • La station 1 possède également un couvercle 5 de forme complémentaire à celle de la base 2. La base 2 et le couvercle 5 sont en matériau composite carbone et forment les coques inférieure et supérieure d'une structure protectrice des éléments électroniques et mécaniques internes dans une position repliée de la station. Un système de fermeture (non représenté) est prévu pour fermer la structure protectrice.
  • Une station mobile de télécommunication par satellite (émission et réception) comporte deux ensembles bien distincts dont on utilisera la distinction pour la suite de la description :
    • le système antennaire qui comporte l'antenne, les éléments d'amplification de puissance pour l'émission et les éléments d'amplification faible bruit pour la réception ;
    • la bande de base qui concerne les éléments devant traiter les signaux à émettre et recevoir. Ce sont, notamment, les éléments de modulation et démodulation, les composants de cryptage (si nécessaires), les composants de multiplexage et démultiplexage (si nécessaires) et autres routeurs (pour les signaux informatiques) et finalement les transpositions pour les liaisons montantes (vers le satellite) et liaisons descendantes (en provenance du satellite). Cette bande de base ne sera pas plus détaillée dans la suite de la description, l'invention s'articulant autour du système antennaire. Cette bande de base peut être intégrée dans le support du système antennaire ou être intégrée dans une caisse à part du système antennaire.
  • Sur la figure 2, la station 1 est en position dépliée de fonctionnement avec un paramétrage d'azimut=0° et d'élévation=20°.
  • La base 2 peut comprendre (cachés en son intérieur, et non représentés) un PC miniature et des éléments du système antennaire tels qu'une alimentation haute tension d'un HPA, un bloc d'alimentation de l'électronique, une carte électronique spécifique, un bloc de conversion bande KU vers bande L, un bloc de conversion bande L vers bande KU, un récepteur de balise, une carte de commutation hyperfréquence, un inclinomètre 2 axes et un compas.
  • Un réflecteur primaire 10 en fibre de carbone de type parabolique est articulé, en deux pivots 11', à la base 2 autour d'un axe horizontal 11. Le réflecteur primaire 10 est composé d'un pétale central 10' solidaire des moyens d'articulations 11' autour de l'axe horizontal 11 et de trois pétales amovibles 10" qui lui sont attachés (moyens d'attache non représentés), par exemple par des crochets. La focale du réflecteur primaire 10 est d'environ 500 mm.
  • La figure 3 montre la station mobile de télécommunication par satellite en mode replié sans le capot supérieur 5 et laisse apparaître le rangement des pétales amovibles 10" lorsqu'elles ne sont pas attachées sur le pétale central 10' replié.
  • Un bras de source 12 est également articulé autour de l'axe 11 au niveau des mêmes deux articulations 11' que le réflecteur primaire 10. Le bras de source 12 est formé d'une structure en carbone creuse 120 continue comprenant deux bras rectilignes 120' parallèles reliés entre eux par un pont assurant la rigidité à une de leurs extrémités et reliés à leur autre extrémité à l'axe 11 par l'intermédiaire de cames 13. Les cames 13 seront décrites plus en détail dans la suite de la description. Le bras de source 12 présente une longueur d'environ 700 mm et supporte une partie du système antennaire. Notamment, il (12) supporte à son extrémité opposée à l'axe 11 de rotation en élévation, un réflecteur secondaire 121 ellipsoïdal ou quasi ellipsoïdal et articulé autour d'un axe horizontal 122 parallèle à l'axe 11. Il (12) supporte également un élément rayonnant, ici un cornet 123 agencé pour recevoir depuis ou émettre vers le réflecteur secondaire 121 une onde électromagnétique, l'les éléments d'amplification de puissance/faible bruit 124 de la chaîne émission/réception et notamment le TOP 125 de type 200W ; le TOP ayant pour dimensions 290 x 70 x 45 mm sans les composants pour le refroidissement (à savoir ventilateur et radiateur). D'autres éléments utilisés dans les chaînes de réception et d'émission sont également supportés par le bras de source 12 mais ne sont pas décrits plus en détail ici : motorisation axe polarisation (moteur, codeur, fins de course), orthomode, filtre RX, LNA, joint tournant pour la polarisation, filtre harmonique, filtre TX, coupleur, isolateur, guides de liaison, structures porteuses de guide, ...
  • Le TOP 125 est relié à une alimentation haute tension (non représentée) interne à la base 2 par l'intermédiaire d'un câble souple électrique (non représenté) courant le long des bras rectilignes 120' du bras de source et passant sensiblement au niveau des articulations 11'. Cette alimentation est montée vissée sur cylindres-blocs (pour la tenue en vibration et choc) dans le fond de la base 2.
  • Les éléments d'amplification de puissance/faible bruit 124 sont reliés aux éléments de bande de base par l'intermédiaire d'un câble coaxial (non représenté) passant également sensiblement au niveau des articulations 11' autour de l'axe 11. L'utilisation d'un câble coaxial plus souple qu'un guide d'onde permet de diminuer les efforts résistifs supportés par les articulations 11'.
  • Ainsi, le signal généré par la bande de base est appliqué à la station mobile de télécommunication par satellite qui en effectue le changement de bande de fréquence (bande L vers bande KU) puis transmis au TOP 125 par le câble coaxial, amplifié par ledit TOP 125 (lequel est alimenté par l'alimentation haute tension située dans la base) puis émis sous forme d'ondes électromagnétiques au travers d'un guide d'onde 126 vers le cornet 123 puis successivement réfléchi par le réflecteur secondaire 121 et le réflecteur primaire 10 vers le satellite visé. Le chemin inverse de réception est identique à l'exception que le signal reçu est traité, de façon traditionnelle, par les moyens d'amplification faible bruit 124 (et non pas par le HPA) puis transposé dans la bande L via le bloc de conversion bande KU vers bande L à l'intérieur de la valise avant d'être transmis à la bande de base hors la valise par un câble coaxial.
  • Le plateau tournant 141 constitue le positionneur à axes AZ et EL :
    • le plateau 141 tourne horizontalement suivant l'axe AZ (figure 4)
    • le plateau tournant 141 supporte l'axe EL (confondu avec l'axe de rotation 11, figure 3) dont la motorisation est constitué du motoréducteur 14
  • L'axe 11 est l'axe motorisé par le motoréducteur 14. Le bras de source et le réflecteur primaire sont décorrélés structurellement. Le positionneur AZ/EL 141 joue le rôle d'interface entre ces deux composants. Les cames 13 et le réflecteur primaire 10 sont fixés de façon solidaire avec l'axe 11 de sorte que l'angle α (voir Fig.7) formé par les cames 13 et le réflecteur primaire 10 ne varie pas. Le positionneur 14 modifie l'élévation de l'antenne 10 (et du bras de source 12) par rotation de l'axe 11 à l'aide d'un système d'engrenage 143 et d'une vis sans fin 143' (figure 8ter).
  • Le réflecteur primaire 10, le bras de source 12 et la motorisation 14 de l'axe EL sont montés sur un plateau horizontal tournant 141 selon un axe vertical sous l'action de la motorisation (non visible) de l'axe AZ afin de régler l'azimut de l'antenne 10. Le plateau 141 est monté sur un roulement à billes 142 (figure 4) par rapport à la base 2. La motorisation de l'axe AZ entraîne le plateau 141 en rotation par un système de roues crantées (non représentées).
  • Un système de pointage automatique peut être prévu pour piloter automatiquement les axes AZ, EL et POL de sorte que la station mobile de télécommunication par satellite pointe vers un satellite présélectionné.
  • L'axe POL d'un positionneur ad hoc (non représenté), monté sur le bras de source, permet de régler la polarisation de l'antenne en tournant le cornet 123 autour de son axe de révolution.
  • Du fait que l'alimentation haute tension du TOP 125 est positionnée dans la base 2, les efforts soumis au positionneur 141 sont moindres qu'en présence de ce bloc sur le bras de source 12 et donc le positionneur 141 et ses motorisations d'axes AZ et EL peuvent être dimensionné de taille plus petite.
  • En référence aux figures 4 à 6, le TOP 125 est de forme sensiblement parallélépipédique. Le TOP 125 est positionné latéralement sur le bras de source 12 (sur l'un des deux bras rectilignes 120' en s'étendant vers l'extérieur du bras de source) et est légèrement incliné par rapport au plan formé par les deux bras 120' s'étendant depuis l'axe 11. Cette inclinaison permet au TOP 125 d'épouser au mieux la courbure du réflecteur primaire 10 en position repliée. Cette inclinaison est de l'ordre de β=0 à 15°, préférentiellement de 5 à 10°. Comme illustré sur les figures 4 à 6, le positionnement du TOP 125 et cette inclinaison permettent d'occuper une partie de l'espace formé par la courbure du réflecteur primaire 10, augmentant la compacité de la station 1 en position de stockage.
  • L'inclinaison du TOP 125 est obtenue par l'utilisation d'un profil de bras 120' supportant le TOP 125 de type trapèze rectangle (figure 4) dont le côté incliné (d'un angle β) correspond à la surface supérieure du bras 12 sur laquelle est fixé le TOP 125. La fixation du TOP 125 sur le bras 120' est réalisée par collage ou vissage.
  • La came 13 et le mouvement résultant sont maintenant décrits plus en détail en référence aux figures 7 à 12.
  • Une came 13 est fixée à chacune des extrémités des bras 120' du bras de source 12 (au niveau des articulations 11'). Cette came 13 présente :
    • deux axes de rotation distincts : le premier 11 confondu avec l'axe de rotation du réflecteur primaire 10 pour permettre le colisage de la structure en position de stockage et le réglage de l'élévation en utilisation, et le second 130 pour la rotation du bras de source 12 par rapport à la came 13,
    • une zone de butée 131 qui, en position d'utilisation, est en contact permanent avec une butée correspondante 132 prévue sur le bras 120' de sorte à permettre à l'axe 11 d'élévation d'entraîner en rotation le bras de source 12. En utilisation, le bras de source 12 est maintenu en porte-à-faux par la came 13. Dans l'exemple des figures, les butées sont prévues du côté opposé à l'axe 11 par rapport à l'axe 130 ; la butée 132 sur le bras 12 est au-dessus de la butée 131 sur la came 13 de sorte à contrebalancer le poids du bras de source 12. Des butées positionnées entre les deux axes peuvent être prévues, auquel cas la butée 132 du bras 120' est en dessous de la butée 131 de la came 13,
    • des moyens de retenus 133 de type logement oblong qui viennent accueillir un mécanisme à cliquet 134 prévu à l'extrémité du bras de source 12. Lorsque le bras de source 12 et la came 13 sont alignés (position d'utilisation), le mécanisme à cliquet 134, solidaire du bras de source 12, s'engage et s'enclenche dans le logement oblong 133 de la came 13. De par la forme oblongue du logement 133, le cliquet 134 n'empêche pas une petite rotation du bras de source 12 par rapport à la came 13. La force générée par un ressort dans le mécanisme à cliquet 134 définit la force de retenue du bras de source 12 par la came 13. On utilise donc un mécanisme 134 présentant une force de retenue supérieure au poids du bras de source 12 équipée et inférieure à la force appliquée par un mécanisme d'actionnant servant à replier le système antennaire. Ainsi, on peut plier à nouveau la came par rapport au bras (en appliquant une force supérieure à la valeur prédéfinie du ressort) pour atteindre la position repliée du système.
  • Typiquement, pour de fortes élévations de l'antenne (rotation importante autour de l'axe 11, de l'ordre de 85 à 90°), le bras de source 12 peut être quasi vertical et le réflecteur primaire 10 quasi horizontal. Le mécanisme à cliquet 124 permet ainsi de parer un éventuel basculement du bras source 12 vers l'arrière (vers le réflecteur primaire) sous l'effet du vent ou d'un choc.
  • Le rôle de la came 13 consiste à permettre le colisage en position stocké du bras de source 12 équipé.
  • Les figures 7 à 11 présentent le repliement de la station mobile de télécommunication par satellite depuis la position d'utilisation (figure 7) vers la position de colisage/stockage (figure 12).
  • Juste avant le début du fonctionnement de la came 13, le bras de source 12 forme avec l'horizontale un angle aigu (figures 7-8) et repose sur une butée 15 solidaire de la base 2. Cette butée 15 stoppe la rotation du bras de source 12 alors que l'axe 11 poursuit sa rotation. Lorsque la rotation de l'axe 11 se poursuit pour engager le repliement de la station mobile de télécommunication par satellite, la butée 15 empêche la rotation du bras 12, la force appliquée par le motoréducteur de l'axe EL 14 à l'axe 11 déloge le cliquet 134 du logement oblong correspondant 133, et du coup les butées 131 et 132 perdent contact (figures 9 et 9ter). Dès que la came 13 commence son rôle, elle imprime, au bras de source 12, un double mouvement de translation verticale autour du point de basculement/rotation de la butée 150, c'est-à-dire, en position d'utilisation :
    • du bas vers le haut du côté du miroir secondaire 121 (flèche F1, figure 9 bis), pour la partie du bras de source à gauche de la butée, du fait du basculement/rotation autour de la butée 150 (le mouvement avant vers arrière étant minime),
    • du haut vers le bas du côté de la came 13 (flèche F2, figure 9ter).
    imposant au bras de source une orientation horizontale (orientation synonyme de faible encombrement en hauteur) par léger basculement du bras 12 autour du point d'appui 15 (ou butée).
  • La came 13 continue sa rotation (flèche F3, figure 9 ter) autour de l'axe 11 et imprime au bras de source 12 un mouvement de l'avant vers l'arrière (le mouvement du haut vers le bas devient minime) (flèche F4, figure 10) par glissement du bras 12 sur l'élément de butée 15. Ce mouvement permet de "ramener" le bras 12 sous le mécanisme du positionneur 14 de sorte à diminuer l'espace requis au stockage de l'extrémité avant du bras de source 12. On gagne ainsi en compacité de la station en position de stockage.
  • Le mouvement de translation principalement horizontal se poursuit (figure 11), la came 13 finissant en position verticale (figure 12) correspondant à un bras 12 replié horizontal et un réflecteur primaire 10 rabattu au-dessus du bras 12.
  • Des moyens de fixation du bras de source sont également prévus afin de fixer le bras de source 12 à la base 2 en position de stockage de sorte à accroître la résistance de la station aux chocs ou vibrations subies lors de son transport/sa manipulation. À cet effet, comme illustré en figure 7, un doigt 16 est prévu sur le bras de source 12, l'extrémité du doigt s'étendant dans le sens longitudinal du bras 12 vers la came 13. Un logement 17 complémentaire du doigt 16 est prévu sur la base 2. Comme présenté sur la figure 7, ce logement 17 est réalisé dans la butée d'appui 15 prévue sur la base 2.
  • Comme montré sur les figures 10bis et 11 bis, lors de la translation principalement horizontale du bras de source 12 sous l'effet de la came 13, le doigt 16 se rapproche du logement 17 puis s'engage à l'intérieur du logement 17 pour coopérer à la fixation du bras 12 en position de stockage (figure 13).
  • Ce système de fixation (16, 17) est prévu au niveau des deux bras 120' du bras de source 12 pour permettre le maintien/blocage du bras de source 12, ce qui est une fonction fondamentale lors du transport de la station mobile de télécommunication par satellite ou lors de son utilisation montée sur véhicule (drive-away).
  • Comme indiqué précédemment, le réflecteur secondaire 121 est articulé autour de l'axe horizontal 122 (figure 7) permettant, en combinaison avec la translation principalement horizontale du bras de source 12 par l'effet came 13, d'effectuer un rangement efficace de ce réflecteur 121 dans un logement 20 prévu dans la base 2 (figure 7bis). L'escamotage de ce réflecteur 121 peut ainsi être réalisé dans une partie de l'espace formé par la courbure du réflecteur primaire 10, améliorant la compacité de la station mobile de télécommunication par satellite.
  • Le logement 20 présente un profil courbe 21 depuis un point supérieur 210 sensiblement vers le haut de la base 2 et un point inférieur 211 sensiblement vers le bas de la base 2.
  • Le mécanisme de repliement du réflecteur secondaire 121 est maintenant décrit en référence aux figures 7bis à 12bis qui correspondent à un agrandissement en coupe de la zone du réflecteur secondaire dans les mêmes étapes de repliement que celles des figures 7 à 12.
  • En fin d'utilisation de la station 1, celle-ci est remise en position azimut=0° et élévation=20°, représentée par la figure 7. Dans cette position, le réflecteur secondaire 121 n'est pas en contact avec le profil 21 (figure 7bis).
  • Le début de la phase de repliement actionnée par la rotation de l'axe 11 amène la zone inférieure du réflecteur secondaire 121 au contact du point supérieur 210 du profil 21 dans le logement 20 (figure 8bis).
  • Lors des translations successivement de haut en bas (figure 9) et de l'avant vers l'arrière (figures 10-11), le réflecteur secondaire 121 glisse le long du profil guidant 21 tout en tournant autour de l'axe 122. Sous l'effet de la translation horizontale (figure 10), l'axe 122 est ramené vers l'arrière de la station 1 (côté de l'axe 11) entraînant une rotation plus importante du réflecteur secondaire 121 (figures 10bis et 11bis).
  • En position totalement repliée (position de stockage - figure 12), le réflecteur secondaire 121 s'est incliné de 35° environ, le bas de ce réflecteur 121 étant sensiblement au niveau du point inférieur 211 du profil 21 (figure 12bis).
  • Cette inclinaison peut être adaptée en modifiant le profil 21 de façon adéquate. Il est recherché une inclinaison qui limite l'étalement horizontal du réflecteur secondaire 121 en position repliée et qui tend à rendre le réflecteur secondaire 121 parallèle à la portion du réflecteur primaire 10 faisant face en position de stockage.
  • Bien que la description précédente ait été faite en référence au repliement de la station 1, le déploiement de celle-ci se déduit de ces éléments en reprenant les différentes étapes des figures 7 à 12 depuis la dernière figure 12 vers la figure 7.
  • Ainsi, le mouvement de translation principalement horizontale dégage le doigt 16 du logement 17.
  • Lors de la rotation de la came 13 et du réflecteur 10 autour de l'axe 11, le cliquet 134 s'engage dans le logement oblong 133 alors que les butées 131 et 132 ne sont pas encore en contact. Grâce à la forme oblongue du logement 133, la rotation de la came 13 continue sous l'action de l'axe 11 et du positionneur 14 pour mettre les deux butées en contact, le bras de source 12 reposant toujours sur le point d'appui 15. Une fois le contact des butées établi, l'axe 11 entraîne en rotation le bras de source 12.
  • Lors de la translation principalement horizontale du bras de source 12, le réflecteur secondaire 121 subit également une rotation dans le sens inverse sous l'action d'une force de rappel, par exemple un ressort prévu au niveau de l'axe de rotation 122. Une butée (non représentée) peut également être au niveau du réflecteur secondaire 121 et du bras de source 12 pour définir la position d'utilisation de ce réflecteur secondaire 121. Le ressort applique une force de contact entre le réflecteur secondaire et la butée de sorte à limiter le mouvement du réflecteur secondaire 121 en présence de vibrations ou chocs.
  • La station 1 ainsi prévue peut être montée sur véhicule (figure 14), configuration dans laquelle la base 2 est fixée sur la galerie d'un véhicule, sans capot supérieur 5. L'aérodynamisme procuré par le réflecteur primaire 10 muni de ses pétales 10' et 10", dans la position repliée de stockage de la station 1, permet une telle utilisation sans risque majeur d'altérer la station. La station est ensuite déployée en position d'utilisation lorsque le véhicule est à l'arrêt sur le site d'exploitation.

Claims (12)

  1. Station mobile (1) comprenant une antenne satellite pour l'émission d'un signal électromagnétique comprenant au moins :
    - un support (2)
    - un réflecteur parabolique primaire (10),
    - un bras de source (12), et
    - des moyens amplificateurs haute puissance pour l'amplification de la puissance du signal émis par l'antenne, lesdits moyens amplificateurs haute puissance comprenant une alimentation disposée hors dudit bras de source (12) sur ledit support (2),
    caractérisée en ce que lesdits moyens amplificateurs haute puissance comprennent en outre au moins un tube à ondes progressives (125) d'une puissance à l'émission d'au moins 100 Watts, ledit tube à ondes progressives (125) étant disposé sur ledit bras de source (12), et en ce que ladite alimentation est une alimentation haute tension agencée pour alimenter ledit tube à ondes progressives (125).
  2. Station mobile (1) selon la revendication précédente, dans laquelle ledit réflecteur parabolique primaire (10) et le bras de source (12) sont montés mobiles par rapport audit support (2) entre une position d'utilisation et une position de stockage.
  3. Station mobile (1) selon la revendication précédente, dans laquelle ledit tube à ondes progressives (125) est agencé sur ledit bras de source (12) de sorte à occuper, en position de stockage, au moins une partie de l'espace formé par la courbure parabolique du réflecteur primaire (10).
  4. Station mobile(1) selon l'une des revendications 2 et 3, dans laquelle ledit bras de source (12) est monté en rotation par l'intermédiaire de moyens de came (13) rendus solidaires dudit réflecteur primaire (10).
  5. Station mobile(1) selon la revendication précédente, dans laquelle lesdits moyens de came (13) sont agencés de sorte que ledit bras de source (12) effectue un mouvement de translation lors du repliement dudit réflecteur primaire (10) entre ladite position d'utilisation et ladite position de stockage.
  6. Station mobile (1) selon la revendication précédente, dans laquelle les moyens de came (13) comprennent des moyens d'entraînement (131, 132) en rotation dudit bras de source (12) lorsque ledit réflecteur primaire (10) est mis en rotation par rapport audit support (2).
  7. Station mobile (1) selon la revendication précédente, dans lequel lesdits moyens d'entraînement comprennent, en outre, des moyens de maintien (133, 134) agencés pour maintenir ledit bras de source (12) et lesdits moyens de came (13) en position relative lors de l'utilisation de ladite antenne (1).
  8. Station mobile (1) selon l'une des revendications 5 à 7, comprenant, en outre, un réflecteur secondaire (121) monté mobile en rotation sur ledit bras de source (12), ledit support (2) comprenant des moyens de guidage (21,210, 211) agencés pour guider ledit réflecteur secondaire (121) en rotation lors de ladite translation du bras de source (12).
  9. Station mobile (1) selon l'une des revendications 5 à 8, comprenant en outre des moyens de fixation (16,17) dudit bras de source (12) dans la position de stockage.
  10. Station mobile (1) selon la revendication précédente, dans laquelle lesdits moyens de fixation (16, 17) comprennent un premier élément de fixation (16) disposé sur ledit bras de source (12) et un deuxième élément de fixation (17) solidaire dudit support (2), lesdits premier et deuxième éléments de fixation (16, 17) étant agencés pour coopérer ensemble lors de ladite translation du bras de source (12).
  11. Station mobile (1) selon la revendication précédente, dans laquelle ledit premier élément de fixation comprend au moins un doigt solidaire (16) dudit bras de source (12) et ledit deuxième élément de fixation comprend au moins une ouverture (17) pratiquée dans ledit support (15, 2) et agencée pour recevoir ledit au moins un doigt (16) lors du mouvement de translation.
  12. Station mobile (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un couvercle (5) venant en prise de façon amovible avec ledit support (2), lesdits support et couvercle étant agencés pour former une structure de stockage de ladite antenne en position de stockage.
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