EP0561675A1 - Receiving antenna with a single pointing direction for reception from several satellites of different orbiting positions - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention se rapporte aux matériels de réception de satellites disponibles sous forme de stations individuelles de réception et a plus particulièrement pour objet une antenne de réception à pointage unique pour plusieurs satellites de positions orbitales différentes.The invention relates to satellite reception equipment available in the form of individual reception stations and more particularly relates to a reception antenna with single pointing for several satellites with different orbital positions.
Lorsque plusieurs satellites placés sur des positions orbitales différentes doivent être reçus en un même lieu, il faut actuellement disposer au minimum :
- d'une antenne équipée d'une monture équatoriale motorisée,
- d'une source large bande associée à un ou plusieurs démodulateurs faible bruit,
- d'un dispositif de commande et d'un dispositif de mémorisation des coordonnées des satellites choisis.
- an antenna fitted with a motorized equatorial mount,
- a broadband source associated with one or more low noise demodulators,
- a control device and a device for memorizing the coordinates of the selected satellites.
Le passage de la réception d'un satellite sur une première position orbitale à la réception d'un satellite sur une autre position orbitale nécessite plu sieurs secondes voire dizaines de secondes.The transition from the reception of a satellite on a first orbital position to the reception of a satellite on another orbital position requires several seconds or even tens of seconds.
Lorsque, de plus, plusieurs satellites ainsi placés sur des positions orbitales différentes doivent être reçus simultanément pour des raisons de service, le problème devient beaucoup plus complexe. Une solution évidente consiste à faire viser les satellites par autant d'antennes qu'il y a de positions orbitales.When, moreover, several satellites thus placed in different orbital positions must be received simultaneously for reasons of service, the problem becomes much more complex. An obvious solution is to target the satellites with as many antennas as there are orbital positions.
Plusieurs raisons rendent cette solution inapplicable à grande échelle. Tout d'abord il existe des raisons d'ordre économique : le coût de l'installation est multiplié par le nombre d'antennes et l'installation est complexe et onéreuse. Il existe également des raisons d'ordre esthétique : outre l'encombrement d'un champ de deux ou trois paraboles, un ensemble de paraboles s'intègre difficilement dans les architectures rectilignes des constructions actuelles. Enfin il existe également des raisons d'ordre réglementaire car, dans de nombreux pays, une seule parabole est tolérée par immeuble ; de plus la prise au vent des antennes peut être une source d'insécurité, non tolérée.There are several reasons why this solution cannot be applied on a large scale. First of all there are economic reasons: the cost of the installation is multiplied by the number of antennas and the installation is complex and expensive. There are also aesthetic reasons: in addition to the size of a field of two or three parabolas, a set of parabolas is difficult to integrate into the rectilinear architectures of current constructions. Finally, there are also regulatory reasons because, in many countries, only one parable is tolerated by building; moreover the taking of the antennas in the wind can be a source of insecurity, not tolerated.
Un nouveau besoin apparaît donc pour une antenne unique permettant de recevoir simultanément ou séquentiellement plusieurs satellites situés sur des positions orbitales différentes, sans modifier le pointage de l'antenne de façon à éviter les équipements motorisés et les commandes correspondantes, et à gagner du temps en minimisant les interruptions de service lors des changements.A new need therefore appears for a single antenna making it possible to receive several satellites located at different orbital positions simultaneously or sequentially, without modifying the pointing of the antenna so as to avoid motorized equipment and the corresponding commands, and to save time by minimizing service interruptions during changes.
Le brevet français n° 89 14287 déposé le 31 octobre 1989 décrit une antenne de réception multifocale à direction de pointage unique pour plusieurs satellites situés sur la même position orbitale. Pour cela le réflecteur est multi-secteurs, les différents secteurs du réflecteur focalisant le rayonnement qu'ils reçoivent de la direction visée vers des sources placées en des positions différentes correspondant aux foyers des différents secteurs. Avec l'antenne décrite dans cette demande la réception peut donc avoir lieu sur plusieurs satellites de position orbitale prédéfinie, soit simultanément soit séquentiellement suivant l'équipement de l'antenne (une ou plusieurs têtes hyperfréquences) ; mais les satellites reçus sont toujours situés sur la même position orbitale, et leur sélection s'opère par un choix de polarisation et. de fréquence, du fait d'une séparation spatiale des polarisations, l'antenne étant multifocale.French patent n ° 89 14287 filed on October 31, 1989 describes a multifocal reception antenna with single pointing direction for several satellites located on the same orbital position. For this, the reflector is multi-sector, the different sectors of the reflector focusing the radiation they receive from the targeted direction towards sources placed in different positions corresponding to the focal points of the different sectors. With the antenna described in this request, reception can therefore take place on several satellites with a predefined orbital position, either simultaneously or sequentially depending on the equipment of the antenna (one or more microwave heads); but the satellites received are always located on the same orbital position, and their selection is made by a choice of polarization and. frequency, due to a spatial separation of polarizations, the antenna being multifocal.
L'invention a pour objet de répondre au besoin d'une antenne susceptible de recevoir simultanément ou séquentiellement plusieurs satellites situés sur des positions orbitales différentes par un seul pointage, et un seul ensemble électronique. Pour cela le réflecteur de l'antenne est multi-secteurs, chaque secteur étant adapté à la réception d'un satellite, et ces secteurs ont des foyers qui coïncident spatialement ; une source large bande et multipolarisation transmet les différents signaux reçus à l'ensemble électronique qui les sépare.The object of the invention is to meet the need for an antenna capable of receiving simultaneously or sequentially several satellites located in different orbital positions by a single pointing, and a single electronic assembly. For this, the antenna reflector is multi-sector, each sector being adapted to the reception of a satellite, and these sectors have focal points which coincide spatially; a broadband and multipolarization source transmits the various signals received to the electronic assembly which separates them.
La présente invention a pour objet une antenne capable, par un pointage unique, de recevoir plusieurs satellites de positions orbitales différentes, et comportant pour cela un réflecteur multi-secteurs dont les secteurs sont formés de portions de paraboloïdes de même foyer et d'axes focaux différents correspondant aux directions de réception des différents satellites.The present invention relates to an antenna capable, by a single pointing, of receiving several satellites of different orbital positions, and comprising for this a multi-sector reflector whose sectors are formed by portions of paraboloids with the same focus and different focal axes corresponding to the directions of reception of the different satellites.
D'autres objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit en référence aux figures annexées qui représentent :
- la figure 1 illustre, en coupe, une antenne de réception à pointage unique, selon l'invention, pour plusieurs satellites situés sur des positions orbitales différentes dans un premier mode de réalisation ;
- la figure 2 illustre un second mode de réalisation en coupe de l'antenne suivant l'invention ayant une forme "plate", pour la réception de deux satellites ;
- la figure 3 représente en coupe un autre mode de réalisation d'une antenne plate selon l'imvention, pour la réception de trois satellites ;
- la figure 4 représente en plan un troisième mode de réalisation de l'antenne.
- FIG. 1 illustrates, in section, a reception antenna with single pointing, according to the invention, for several satellites located on different orbital positions in a first embodiment;
- FIG. 2 illustrates a second embodiment in section of the antenna according to the invention having a "flat" shape, for the reception of two satellites;
- Figure 3 shows in section another embodiment of a flat antenna according to the invention, for the reception of three satellites;
- Figure 4 shows in plan a third embodiment of the antenna.
Les antennes qui vont être décrites comportent des secteurs de paraboloïdes dont les caractéristiques sont telles qu'ils focalisent en un même point des rayonnements en provenance de directions différentes.The antennas which will be described comprise sectors of paraboloids whose characteristics are such that they focus radiation originating from different directions at the same point.
La figure 1 représente schématiquement une antenne pour la réception de deux satellites : deux secteurs de paraboloïdes 1 et 2 reliés par un tronc de cône 3, focalisent le rayonnement en provenance des directions respectivement D₁ et D₂ en un même foyer F. Les deux secteurs 1 et 2 ont donc des axes focaux différents, Fx₁ et Fx₂ décalés angulairement de la différence entre les positions orbitales des deux satellites à viser. La forme du réflecteur avec ses deux secteurs 1 et 2 telle qu'illustrée sur la figure 1 est utilisable. Mais il y a un avantage à utiliser un réflecteur produisant le même résultat, mais dont l'encombrement est réduit.FIG. 1 schematically represents an antenna for the reception of two satellites: two sectors of
Pour cela, le second mode de réalisation de l'antenne représenté sur la figure 2 est tel que le secteur de paraboloïde extérieur 1 est en fait constitué par plusieurs portions de paraboloïdes différents dont les sommets virtuels sur l'axe focal Fx₁ sont décalés d'un nombre entier de demi longueur d'onde, et qui sont reliés par des troncs de cônes, chacune de ces portions de paraboloïde focalisant le rayonnement reçu selon la même direction D₁ que précédemment, au foyer F. Cette structure permet de minimiser l'encombrement et permet d'obtenir une structure quasi plane formée, pour le secteur extérieur, d'un ensemble "d'anneaux" qui sont des portions de paraboloïdes. Le secteur central 2 dont la dimension est relativement réduite s'il est choisi pour la réception du satellite ayant la plus forte puissance apparente rayonnée s'intègre bien dans l'antenne en formant avec le réflecteur 1 une structure quasi plane pour le récepteur.For this, the second embodiment of the antenna shown in FIG. 2 is such that the
L'intérêt principal de la planéité de l'antenne due à cette structure à groupement d'anneaux est de diminuer le coût par unité de volume notamment pour tout ce qui concerne le conditionnement préalable à l'installation. Pour faciliter encore les procédures préalables à l'installation en particulier l'emballage pour le transport du lieu de fabrication au lieu de l'installation, le secteur extérieur 1 en anneaux peut être découpé pour former une structure rectangulaire ou carrée qui permet d'optimiser la surface réceptrice par rapport aux moyens traditionnels d'emballage et de stockage. Ce mode de réalisation est représenté en plan sur la figure 3. Le secteur central 2' hachuré est également en anneaux sur sa partie extérieure, et est associé aux satellites à forte puissance apparente rayonnée TDF1 par exemple, et le secteur extérieur 1' découpé en carré est associé aux satellites à puissance rayonnée plus faible EUTELSAT 2, par exemple. Les secteurs 1' et 2' peuvent tourner l'un par rapport à l'autre pour permettre d'ajuster leurs positions relatives. Pour cela un axe de rotation Y'Y, permet de définir avec précision l'angle existant entre les deux directions de pointage.The main advantage of the flatness of the antenna due to this ring group structure is to reduce the cost per unit of volume, in particular for all that concerns the packaging prior to installation. To further facilitate the procedures prior to installation, in particular the packaging for transport from the place of manufacture to the place of installation, the
La figure 4 illustre une structure dans laquelle le réflecteur permet de focaliser en un même foyer F les rayonnements en provenance de trois directions différentes. Pour cela la partie centrale est constituée d'une portion de paraboloïde focalisant en F le rayonnement dans la direction D₃ ; une partie intermédiaire est formée d'anneaux concentriques formés de secteurs de paraboloïdes et de troncs de cônes et focalise en F le rayonnement provenant de la direction D₂. Cette partie médiane est jointive à la partie centrale vers l'intérieur et jointive avec une seconde structure en anneaux extérieure destinée à focaliser toujours en F le rayonnement provenant de la direction D₁. De la même façon que décrit en référence à la figure 2 les anneaux des secteurs 1 et 2 du réflecteur sont formés de portions de paraboloïdes dont les sommets sont décalés d'un nombre entier de fois la demi longueur d'onde des rayonnements reçus, sur les axes focaux Fx₁ et Fx₂ respectivement, l'axe focal Fx₃ parallèle à D₃ étant l'axe du secteur central 3.FIG. 4 illustrates a structure in which the reflector enables the radiation from three different directions to be focused in the same focus F. For this, the central part consists of a portion of paraboloid focusing in F the radiation in the direction D₃; an intermediate part is formed of concentric rings formed by sectors of paraboloids and trunks of cones and focuses in F the radiation coming from the direction D₂. This middle part is joined to the central part towards the inside and joined with a second external ring structure intended to always focus in F the radiation coming from the direction D₁. In the same way as described with reference to FIG. 2, the rings of
L'ensemble de ces modes de réalisation permet sans déplacement du réflecteur, donc avec une direction de pointage unique, de recevoir dans les différentes directions prédéterminées. Au point de focalisation F est placée une source multipolarisation et multibande ou large bande. Cette source reçoit les signaux de satellites différents, par exemple des signaux en provenance de satellites de télécommunications, bande FSS, soit 10,7 à 11,7GHz ou 12,5 à 12,75GHz, ou des signaux en provenance de satellites de télédiffusion grand public dans la bande BSS, soit 11,7 à 12,5GHz. Ces satellites sont sur des positions orbitales différentes et émettent à des fréquences différentes dans les bandes mentionnées suivant des polarisations différentes (circulaire droite, circulaire gauche, horizontale ou verticale). La source multipolarisation peut être un réseau imprimé multipolarisation plan équipé de moyens électroniques de commutation pour sélectionner l'une ou l'autre des polarisations. La source peut être réalisée notamment suivant les structures décrites par M. DUBOST clans un article intitulé "Dual polarized flat folded dipoles application to an array in KU Band" publié dans "Asia-Pacific Microwave conference (A6MC 1990), TOKYO. Après la source il est bien entendu nécessaire de prévoir un séparateur ou un commutateur de polarisation pour sélectionner le ou les signaux requis.All of these embodiments allow movement of the reflector, therefore with a single pointing direction, to receive in the different predetermined directions. At the focal point F is placed a multipolarization and multiband or broadband source. This source receives signals from different satellites, for example signals from telecommunications satellites, FSS band, either 10.7 to 11.7 GHz or 12.5 to 12.75 GHz, or signals from large broadcast satellites. audience in the BSS band, i.e. 11.7 to 12.5 GHz. These satellites are at different orbital positions and transmit at different frequencies in the bands mentioned according to different polarizations (right circular, left circular, horizontal or vertical). The multipolarization source can be a printed multipolarization plane network equipped with electronic switching means for selecting one or the other of the polarizations. The source can be produced in particular according to the structures described by M. DUBOST in an article entitled "Dual polarized flat folded dipoles application to an array in KU Band" published in "Asia-Pacific Microwave conference (A6MC 1990), TOKYO. it is of course necessary to provide a polarization splitter or switch to select the required signal (s).
Les figures 5 et 6 illustrent les voies nécessaires dans l'ensemble électronique associé à l'antenne pour que les satellites émettant dans des directions D₁ et D₂ puissent être reçus. La figure 5 illustre le cas où l'on ne souhaite recevoir le rayonnement en provenance de deux satellites que séquentiellement. Une seule tête hyperfréquence 10 est nécessaire. Elle est précédée d'un commutateur (ou séparateur) de polarisation 11 adapté à la sélection de l'un des quatre types de polarisation mentionnés (circulaire droite, circulaire gauche, horizontale et verticale) dont l'entrée est reliée à la source large bande multipolarisation S.Figures 5 and 6 illustrate the channels required in the electronic assembly associated with the antenna so that the satellites transmitting in directions D₁ and D₂ can be received. FIG. 5 illustrates the case where it is desired to receive radiation from two satellites only sequentially. A
La figure 6 illustre le cas où l'on souhaite recevoir simultanément le rayonnement en provenance de deux satellites. Deux têtes hyperfréquence 20 et 30 sont alors nécessaires. Elles comportent chacune un amplificateur faible bruit et un convertisseur de fréquence. Chacune de ces têtes hyperfréquence ou "LNB" (pour "Low Noise Block" selon la terminologie anglo-saxonne) est précédée d'un commutateur de polarisation, respectivement 21 et 31. Si les têtes hyperfréquence 20 et 30 sont affectées au traitement des signaux transmis respectivement en polarisation circulaire et en polarisation linéaire, le commutateur de polarisation 21 sélectionne le rayonnement polarisé en circulaire droite ou gauche et le commutateur de polarisation 31 sélectionne le rayonnement polarisé linéairement soit en vertical, soit en horizontal. Les entrées des commutateurs sont reliées à la source large bande multipolarisation.FIG. 6 illustrates the case where it is desired to receive radiation from two satellites simultaneously. Two
Ces structures présentent un grand nombre d'avantages : l'ensemble de réception voit son coût diminuer du fait de la présence d'un seul réflecteur, d'une seule source et d'un ensemble de circuits électroniques communs pour la réception de plusieurs satellites. Même si les circuits électroniques doivent prévoir comme indiqué ci-dessus des moyens de commutation et de séparation, l'ensemble obtenu est bien sûr de coût inférieur à une juxtaposition de systèmes spécialisés dans la réception des différents satellites.These structures have a large number of advantages: the reception assembly sees its cost decrease due to the presence of a single reflector, a single source and a set of common electronic circuits for the reception of several satellites . Even if the electronic circuits must provide, as indicated above, switching and separation means, the assembly obtained is of course of lower cost than a juxtaposition of systems specialized in the reception of the various satellites.
Un autre avantage d'une telle structure est la simplicité de son installation puisque par un seul réglage de la position du réflecteur de l'antenne plusieurs directions de réception sont obtenues.Another advantage of such a structure is the simplicity of its installation since by a single adjustment of the position of the antenna reflector several directions of reception are obtained.
De plus le système est polyvalent puisqu'il est adapté à la réception de plusieurs types de satellites appliqués à des domaines différents tels que les télécommunications et la télévision. Ces deux types d'informations peuvent même être reçues simultanément pour peu que les circuits électroniques de réception, convertisseur faible bruit notamment, soient doublés et qu'on dispose des moyens de séparation ad-hoc.In addition, the system is versatile since it is suitable for the reception of several types of satellites applied to different fields such as telecommunications and television. These two types of information can even be received simultaneously provided that the electronic reception circuits, particularly low noise converter, are doubled and that ad-hoc separation means are available.
Enfin un autre avantage non négligeable est l'esthétique du système qui permet avec un seul réflecteur éventuellement de section carrée et quasi plan de minimiser les inconvénients de ces structures disposées sur les immeubles, ces structures s'intégrant plus facilement clans l'architecture des villes.Finally, another not insignificant advantage is the aesthetics of the system which makes it possible, with a single reflector possibly of square section and almost planar, to minimize the drawbacks of these structures arranged on buildings, these structures being more easily integrated into the architecture of cities .
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés. En effet il a été indique ci-dessus que les secteurs du réflecteur pouvaient soit être constitués d'un seul secteur de paraboloïde recevant le rayonnement en provenance d'une direction D pour le focaliser en F ou de plusieurs portions de paraboloïdes recevant toujours dans la même direction D et focalisant le rayonnement au même point F. Le nombre de secteurs à directions différentes 2 ou 3 dans les exemples représentés peut évidemment être adapté sous réserve que chaque secteur ait une surface suffisante pour assurer la réception du satellite auquel il est destiné, avec sa puissance apparente rayonnée donnée. La limite est donc fixée par la puissance reçue des différents satellites sur les différentes parties des réflecteurs. Enfin, toute combinaison de satellites susceptibles d'être reçus en un même lieu est possible, le rayonnement en provenance de chacun étant défini par sa direction, sa fréquence et sa polarisation, pour peu que les rayonnements en provenance de ces satellites placés sur des positions orbitales différentes n'émettent pas en même temps sur la même fréquence et avec la même polarisation.The invention is not limited to the embodiments described and shown. Indeed, it was indicated above that the sectors of the reflector could either consist of a single sector of paraboloid receiving the radiation coming from a direction D to focus it in F or of several portions of paraboloids always receiving in the same direction D and focusing the radiation at the same point F. The number of sectors with
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
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AK | Designated contracting states |
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