FR2472853A1 - Antenne a faisceau orientable et satellite comportant une telle antenne - Google Patents

Antenne a faisceau orientable et satellite comportant une telle antenne Download PDF

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    • 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
    • H01Q19/195—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 wherein a reflecting surface acts also as a polarisation filter or a polarising device
    • 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
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    • H01Q3/16—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems for varying relative position of primary active element and a reflecting device
    • H01Q3/20—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems for varying relative position of primary active element and a reflecting device wherein the primary active element is fixed and the reflecting device is movable

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Abstract

ANTENNE A FAISCEAU ORIENTABLE COMPORTANT UNE SOURCE FIXE 1, UN PREMIER REFLECTEUR FIXE 2, ET UN REFLECTEUR MOBILE 3. ELLE EST CARACTERISEE SELON L'INVENTION EN CE QUE L'AXE DE LA SOURCE 1 EST DECALE PAR RAPPORT A L'AXE FOCAL DU REFLECTEUR 2, ET LE REFLECTEUR MOBILE 3 LIE AUX ELEMENTS 1 ET 2 A TRAVERS UN DISPOSITIF A LA CARDAN A DEUX AXES ORTHOGONAUX 6 ET 7, PERMETTANT DE LIMITER LES LIAISONS MOBILES A DES PALIERS DU COMMERCE. APPLICATION AUX SATELLITES DE TELECOMMUNICATIONS.

Description

BLA/MOA 1
La présente invention concerne les antennes à
faisceau orientable et plus particulièrement celles des-
tinées à être utilisées dans le vide spatial., à bord
de satellites de télécommunications.
Ces antennes comportent des mécanismes impliquant des frottements de roulement et de glissement dont la réalisation, avec le haut degré de fiabilité exigé des matériels embarqués dans les satellites, constitue un
problème difficile et onéreux à résoudre.
Il est connu de réaliser de telles antennes à
l'aide d'un dispositif fixe comportant une source pri-
maire éclairant un premier réflecteur, et d'un second réflecteur, mobile, éclairé par le précédent. Mais les réalisations actuelles ne permettent pas d'obtenir
plus de 2 ou 3 de débattement, alurs qu'il est souhai-
table d'obtenir des variationsd'orientation du faisceau
rayonné d'au moins 30 .
La présente invention a pour but d'obtenir ce résultat à partir de composants mécaniques connus, conçus et qualifiés pour le fonctionnement en ambiance spatiale, et utilisés an nombre limité de manière à
atteindre une excellente fiabilité.
Selon l'invention, une antenne à faisceau orien-
table comportant une source primaire fixe, un premier réflecteur recevant le rayonnement émis par la source primaire dont il est mécaniquement solidaire, et un
second réflecteur, orientable, recevant les ondes ré-
fléchies par le premier réflecteu2. est caractérisée en ce que la source primaire est une source décalée de manière à ne pas intercepter les ondes réfléchies par le premier réflecteur, le second réflecteu-t étant
mécaniquement couple par sa périphérie à la source pri-
maire à travers un système cinématique.
L'invention sera mieux comprise et d'autres ca-
ractéristiques apparaîtront à l'aide de la description
ci-après et des dessins s'y rapportant sur lesquels
- la figure 1 est un exemple de réalisation d'an-
tenne à faisceau orientable selon l'invention - la figure 2 est une coupe partielle de la figure
1, menée dans le plan de symétrie de l'antenne.
Sur la figure 1, une source primaire 1 de rayon-
nement électromagnétique ayant un axe de symétrie 20 est mécaniquement solidaire d'un bâti 8 supportant également un réflecteur auxiliaire 2, dont les éléments mécaniques de maintien ne sont pas représentés pour
plus de clarté. Ce réflecteur est découpé dans un para-
boloide de révolution de sommet 0 (représenté sur la
seule figure 2) et de foyer F, ce dernier étant con-
tenu dans le plan de symétrie de l'antenne et situé au niveau de l'embouchure de la source 1. L'axe 20, qui coupe le réflecteur 2 en un point A, fait, avec la
droite F0 un angle " (figure 2) selon un montage clas-
sique dit en "off set" dans la littérature anglo-sa-
xonne. Le bâti 8 supporte également un axe 7 à travers
deux paliers à roulement à billes 15 et 16. Autour de-
cet axe 7 pivote (selon la flèche 4) un berceau 5 sup-
portant lui-même un axe 6, orthogonal à l'axe 7, à
travers deux paliers à roulement à billes 13 et 14.
Un réflecteur principal plan 3 est mobile autour
de l'axe 6. Il est fixé mécaniquement, par sa péri-
phérie, à travers deux pattes de fixation dont une seule, 17, est visible sur la figure, aux éléments mobiles 11 et 9 constituant respectivement les rotors d'un moteur et d'un résolver qui tournent (selon la flèche 18) autour de cet axe 6 dont les stators sont solidaires. Inversement, les rotors d'un moteur et d'un résolver sont solidaires de chaque extrémité de l'axe 7, il y correspond respectivement les stators et 12 solidaires du bâti B. La réflecteur auxiliaire 2 est constitué de fils conducteurs parallèles dont le diamètre et le pas sont choisis de manière à agir comme un filtre de polari-
sation réfléchissant pour les ondes ayant la polari-
sation de celles émises par la source 1,et transparent pour celles polarisées orthogonalement par rapport
aux précédentes.
Le réflecteur plan 3 est constitué de fils paral-
lèles équidistants de conception analogue à ceux du réflecteur 2 mais de telle sorte que la polarisation des ondes réfléchies soit alors croisée. Ainsiun rayon émis par la source 1 selon l'axe 20 est réfléchi en A par le réflecteur 2 s'il présente la polarisation
correcte. Il se propage selon l'axe 21 pour être réflé-
chi selon l'axe 22 avec une polarisation perpendicu-
laire à la précédente lui permettant de traverser sans atténuation notable le réflecteur 2. Cet axe 22 peut prendre une direction quelconque parmi celles possibles dans une portion conique de l'espace dont les angles
d'ouverture sont respectivement proportionnels aux an-
gles de débattement 23 et 24 définis par la rotation
des axes correspondants 6 et 7.
Une telle structure ne comporte, pour les liaisons mobiles, que des composants mécaniques commerciaux, c'est-à-dire des roulements à bille conçus et qualifiés pour le fonctionnement en ambiance spatiale, ce qui évite les études importantes de dispositifs spécifiques
nécessitant des moyens conséquents et dont les perfor-
mances ne correspondent pas toujours avec ce qu'on en attend. Bien entendu la structure décrite n'est qu'un
exemple.
Une autre forme peut être donnée au réflecteur 2, en particulier, il peut être découpé dans un cylindre
parabolique et associé à une source linéaire, c'est-à-
dire large dans une direction parallèle au lieu des
foyers de ce réflecteur.
Le réflecteur mobile 3 n'est pas nécessairement plan mais peut être, par exemple, parabolique. De même le réseau de fils parallèles peut être remplacé par
des sillons taillés dans une forme pleine.
Il n'est pas non plus nécessaire que le réflec-
teur fixe 2 joue le rôle de filtre de polarisation et donc que le réflecteur mobile provoque un croisement de polarisation, dans la mesure o les directions de l'espace o il est désiré de faire rayonner l'antenne
permettent d'éviter au faisceau réfléchi par le réflec-
teur mobile 3 de rencontrer le réflecteur fixe 2. De même le système cinématique à deux axes de cardan peut
être remplacé par un simple axe de rotation si la li-
mitation de balayage de l'espace qui en résulte est
admissible pour l'exploitation.
Enfin les paliers peuvent être de tout autre type connu, des paliers lisses par exemple, dans la mesure
o ils présentent la qualité requise.

Claims (6)

REVENDICATIONS
1. Antenne à faisceau orientable comportant une source primaire fixe, un premier réflecteur recevant le rayonnement émis par la source primaire dont il est mécaniquement solidaire, et un second réflecteur, orientable, recevant les ondes réfléchies par le pre-
mier réflecteur, caractérisée en ce que la source pri-
maire est une source décalée de manière à ne pas in-
tercepter les ondes réfléchies par le premier réflec-
teur, le second réflecteur étant mécaniquement couplé par sa périphérie à la source primaire à travers un
système cinématique.
2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le second réflecteur est un réflecteur plan et en ce que le système cinématique est un dispositif
à la Cardan comportant deux axes de rotation orthogo-
naux dont l'un est supporté par le bâti solidaire de la source et du premier réflecteur, l'autre servant de
pivot au second réflecteur.
3. Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque axe repose sur deux paliers équipés respectivement d'un moteur et d'un système de recopie dont les rotors ou les stators sont mécaniquement
solidaires de l'axe considéré.
4. Antenne selon l'une des revendications 1 à
3, caractérisée en ce que le premier réflecteur est paraboloidal et agit comme un filtre de polarisation, réfléchissant pour les ondes rayonnées par la source
primaire et transparent pour ces mêmes ondes réflé-
chies ensuite par le second réflecteur selon une pola-
risation orthogonale par rapport à la précédente.
5. Antenne selon l'une des revendications 1
à 3, caractérisée en ce que le premier réflecteur est cylindroparabolique et en ce que la source primaire est de structure linéaire, c'est-à-dire large dans une
direction parallèle au lieu des foyers du premier ré-
flecteur.
6. Satellite de télécommunication comportant une
antenne selon l'une des revendications 1 à 5.
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