CA1268249A - Antenne a grand balayage avec reflecteur principal et sources fixes, notamment pour une utilisation en hyperfrequences, embarquee sur un satellite muni d'une telle antenne - Google Patents
Antenne a grand balayage avec reflecteur principal et sources fixes, notamment pour une utilisation en hyperfrequences, embarquee sur un satellite muni d'une telle antenneInfo
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Abstract
Une antenne à grand balayage, notamment pour une utilisation embarquée sur satellite et un fonctionnement dans la gamme des hyperfréquences, du type constituée d'une source et d'un réflecteur secondaire principal fixe. L'objectif est en outre d'obtenir une antenne aisément repliable en configuration de lancement, avec un minimum d'éléments constitutifs. Ces objectifs sont atteints à l'aide d'au moins un guide formé chacun d'un premier et d'un second réflecteurs secondaires paraboliques alignée optiquement selon l'axe du guide d'ondes entre la source et le réflecteur principal, le guide d'ondes étant d'une part variable-en longueur par déplacement d'au moins un des réflecteurs secondaires par rapport à l'autre le long de l'axe du guide d'ondes et d'autre part rotatif autour de l'axe de la source.
Description
~ILX6~3~4~
La pxésente invention a pour objet une antenne à
balayage de construction suffisamment simple et compacte pour pourvoir convenir à une application satellisée.
L'antenne selon l'invention fonctionne préféren-tiellement mais non exclusivement, en hyperfréquences. Elleest en outre réalisable en configuration repliable, et permet l'émission ou la réception de plusieurs faisceaux balayés indépendants.
Jusqu'à présent, les antennes à balayage en hyperfréquences ont été concues essentiellement pour être placées dans les stations terrestres de poursuite de satellites géostationnaires.
Récemment, sous la contrainte de la congestion de l'éther en ondes radio, la plus grande précision des trajectoires des satellites sur leur orbite géostationnaire a permis aux concepteurs des antennes à balayage de réduire la largeur des faisceaux de poursuite. Les antennes ainsi réalisées s'en sont trouvées relativement plus compactes.
Des exemples de réalisation de ces antennes à
balayage connues, peuvent être trouvés dans la littérature japonaise. Watanabe et al. décrivent ainsi dans la revue AIAA PAPER 84-0672 1984 une antenne du type à source décalée.
Cette antenne est à source fixe, mais comporte un jeu relativement complexe de réflecteurs mobiles, à savoir deux premiers réflecteurs paraboliques rotatifs puis un réflecteur plan formant le système de source périscopique (Beam-WaveGuide (BWG) feeder~. Le faisceau résultant est ensuite envoyé vers les deux réflecteurs auxiliaire et secondaire~ également mobiles, avant d'atteindre le réflecteur principal sphérique fixe ~6. La totalité des réflecteurs intermédiaires étant mobiles, parfois sur plusieurs axes, l'ensemble présente des exigences de construction très importantes, peu compatibles avec les ~' ~
~6~3~4~
La pxésente invention a pour objet une antenne à
balayage de construction suffisamment simple et compacte pour pourvoir convenir à une application satellisée.
L'antenne selon l'invention fonctionne préféren-tiellement mais non exclusivement, en hyperfréquences. Elleest en outre réalisable en configuration repliable, et permet l'émission ou la réception de plusieurs faisceaux balayés indépendants.
Jusqu'à présent, les antennes à balayage en hyperfréquences ont été concues essentiellement pour être placées dans les stations terrestres de poursuite de satellites géostationnaires.
Récemment, sous la contrainte de la congestion de l'éther en ondes radio, la plus grande précision des trajectoires des satellites sur leur orbite géostationnaire a permis aux concepteurs des antennes à balayage de réduire la largeur des faisceaux de poursuite. Les antennes ainsi réalisées s'en sont trouvées relativement plus compactes.
Des exemples de réalisation de ces antennes à
balayage connues, peuvent être trouvés dans la littérature japonaise. Watanabe et al. décrivent ainsi dans la revue AIAA PAPER 84-0672 1984 une antenne du type à source décalée.
Cette antenne est à source fixe, mais comporte un jeu relativement complexe de réflecteurs mobiles, à savoir deux premiers réflecteurs paraboliques rotatifs puis un réflecteur plan formant le système de source périscopique (Beam-WaveGuide (BWG) feeder~. Le faisceau résultant est ensuite envoyé vers les deux réflecteurs auxiliaire et secondaire~ également mobiles, avant d'atteindre le réflecteur principal sphérique fixe ~6. La totalité des réflecteurs intermédiaires étant mobiles, parfois sur plusieurs axes, l'ensemble présente des exigences de construction très importantes, peu compatibles avec les ~' ~
~6~3~4~
- 2 -contraintes applicables aux antennes émbarquées.
AKAGAWA et al. (AIAA PAPER 76-303) décrit pour sa part également une antenne à source périscopi~ue. Cette antenne est é~alement destinée à effectuer la poursuite des satellites géostationnaires. Elle est constituée d'une source fixe alimentant un réflecteur principal légèrement mobile, après réflexion des faisceaux de sources dans trois réflecteurs secondaires. Parmi ces réflecteurs secondaires, deux sont mobiles, l'un permettant un déplacement du faisceau pour la poursuite du satellite géostationnaire dans ses excursions en direction perpendiculaire à son orbite, et l'autre assurant sa poursuite dans la direction orbitale.
A nouveau, ce système n'est accompli qu'au moyen d'un jeu de plusieurs réflecteurs mobiles ce qui ne convient pas aux applications spatiales.
En conséquence, l'antenne selon la présente invention a notamment pour objectif de pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus des systèmes existants.
Un premier objet de l'invention est de fournir une antenne à balayage qui soit de forme compacte et de construction simple afin de répondre aux exigences de solidité, de rusticité et de fiabilité requises pour les applications embarquées sur satellites.
Un autre objet de l'invention est de réaliser une telle antenne qui soit aisément repliable en configuration de lancement, puis déployable en configuration de fonctionnement en orbite.
Un troisième objet de l'invention est de fournir une telle antenne susceptible, dans un des modes de réalisation, de fournir plusieurs faisceaux de balayage indépendants sans nuire à la compacité ni à la simplicité de construction.
Un objet complémentaire de l'invention est de fournir une telle antenne qui fonctionne en hyperfréquences, notamment dans les bandes S et Ka.
Ces objectifs ainsi que d'autres qui apparaitront par la suite sont obtenus à l'aide d'une antenne a grand balayage, notamment pour une utilisation embarquée sur satellite dans la gamme des hyperfréquences, du type constitué d'une source périscopique (ou encore à faisceau d'ondes guidé), et d'un réflecteur principal fixe.
Selon la présente invention, il est prévu une antenne à grand balayage pour un fonctionnement dans la gamme hyperfrequence, comprenant:
- une source pour émettre une énergie électromagnétique hyperfréquence, cette source ayant un axe le long duquel l'égergie circule, - un réflecteur principal fixe par rapport à la source, - au moins un guide d'onde entre la source et le réflecteur principal, le guide d'onde coupant l'axe de la source et comprenant un premier et un deuxième réflecteur parabolique secondaire, espacés l'un de l'autre, ce guide d'onde ayant un axe le long duquel l'énergie circule, les réflecteurs secondaires etant alignés`selon l'axe du guide d'onde, des moyens étant prévus pour varier l'espacement relatif des réflecteurs secondaires le long du guide d'onde, le guide d'onde étant rotatif le long de l'axe de la source pour un déplacement angulaire du guide d'onde par rapport au réflecteur principal.
Selon la présente invention il est également prévu un satellite ayant une antenne à grand balayage pour un fonctionnement dans la gamme hyperfréquence, l'antenne comprenant:
- une source pour émettre une énergie électromagnétique hyperfréquence, cette source ayant un axe le long duquel l'énergie circule, - un réflecteur principal fixe par rapport à la source, - au moins un guide d'onde entre la source et le - 3a -réflecteur principal, le guide d'onde coupant l'axe de la source et comprenan~ un premier et un deuxième réflecteur parabolique secondaire, espacés l'un de l'autre, ce guide d'onde ayant un axe le long duquel l'énergie circule, les réflecteurs secondaires étant alignés selon l'axe du guide d'onde, des moyens étant prévus pour varier l'espacement relatif des réflecteurs secondaires le long du guide d'onde, le guide d'onde étant rotatif le long de l'axe de la source pour un déplacement angulaire du guide d'onde par rapport au réflecteur principal.
Ainsi, lorsque l'antenne est utilisée en émission, les faisceaux issus de la source aboutissent au réflecteur principal selon un angle dépendant de la longueur et de la position angulaire du guide d'ondes.
En outre, un balayage du faisceau résultant peut être obtenu par variation continue de l'angle de rotation et/ou de la longueur du guide d'ondes.
Selon un mode de réalisation préférentiel les deux réflecteurs secondaires du guide d'ondes sont montés chacun sensiblement à une extrémité d'un bras télescopi~ue à deux éléments, le bras étant articulé et mis en rotation autour : de l'axe de //
: ~ /
'~ ~
~2~8~
sourc~ s~nsi~lement au niveau d~ premeir réfl~ct~ur ~t d'autre p~rt muni d'un dispositif d'ex~enslon/r~t.rac tio~ lin~1re du bras.
~ 'autre~ caraet~ristiq~es et avanta~es de l'inven~ion app~ra;tront ~ 1~ leeture suivant~ de la description d'un mode de r~alisatio~ pr~f~ren~iel de l'invention e~ des dessins annexés dans les~uels :
- 1~ fiqure 1 repr~sen~e le p~in~ipe d~
fonctionnement de l'~lt.~n~ ~ halayaqe ~uivan~ l'inven~ion;
- la figure 2 repr~sen~e un modç de r~alisa-~ion sch~m~tis~ de l~antenne suivant l'lnvention;
- ~a fi~ure ~ repr~sente l'~ntenne suivant l'inv~ntivn ~n confiquration d~ploy~ sur un satellite.
- la fi~ure 4 repr~sente le ~eme satellit~
comportant ladite an~enne en posi~ion repli~e de lance-men~
- la f i~ure 5 repr~sente une antenne de 1 ' art ant~rieur du type ~ ~ource décal~e;
- la fiqure ~)rep~sente une antenne ~ source p~riscopique de l'art ant~rieur.
~: : Le s~héma de p~lneipe de 1 ' inv~ntioll de la ure 1 repr~sen~e le parcours optique complet en mode d'~mi$sion.
L~ ~ourc~ 10, fixe, ~m~t dans l'ax~ n direc~lon du premier r~flecteur p~rabolique 12 du ~uide : : d'ondes G. Le fai~x~u parall~ sultant est renvoy~ en d~tion du ~nd r~fl~ur paraboliqu~ 13 du ~ulde d'cndes. Ce s~
~: r~flecteur 13 ali~n~ avec le p~er r~flecte~r 1~ s~lon l'axe 14, d~ ~elle m ~ ~re gue le g~1de dlondes pr~sente les pertes en rayxu~m~nt les plus fal~les possi~les.
Le r~flec~eur 1~, oonvexe ou concave, renvoie enfin : le faisce~ issu d~ l~ souro~ fixe 10 ~ers le r~flec~e~ pr~ipal 15 f~-p~ur former le fai~x~u d~ sort~e 16 de l'an~u~.
Les ~eux propri~t~s du ~uude d'onde G, ~Ul fon~
l~ c~ract~ristiq~e es~ntielle ~e la pr~sentQ invention, ~pparais-sen~ ~al~t sur la fi~ure 1.
Tou~ ~'ahord, alor~ que ~a souree 10 e~
le r~1ecteur prin~ipal 15 sont fixes~ la modifi~a-tion d'ori.entation,e-~ par cons~quent le balay~ye du f~isc~au de sortie 16,es~ o~tenue,dans le pla~ du de~sin, p~r ~épl~e~ent du second x~lecteur para-bolique 13. Ce d~pla~ement du r~flecteur 13 s'effec-tue excl~sivement selon l'axe 14 d'~lignement d~s deux r~fl~cteurs 12,13 du quide d'~ndesG, eo~me s~h~ma~is~ par la ~l~che 17. Ainsi, ~utour de sa positi~n ~entr~e, le r~flecteur 13 peu~ ~voluer, soit ~ers la ~auche du dessin (~osition 1~), soit vers la droite~(~osLtion 19).
En d'~utres~termes, un premier ~oyen per-mett~n~ d'o~enir la modification dtorient~tion du ~: ~15 faisceau r~sultant 16 ~s~ de faire varier la lon~u~r du ~uide d'ondesG, en 1'oc~uren~e par d~pla~ement : du r~flecteur 13 le lonq de l'axe 14 du guide.~.
uelque soi~ la position du r~fleeteur : : ::13~ celui~i renvoi l'image de la sour~e d~ns 1~ plan ~ focal ~0 du r~flecteur principal 15. Les pertes mi-~imales sont obte~ues pour la positiOn ~entr~e du r~~
: flec~eur second~lre 1~ repr~sent~ en trait plein.
L~ de~xieme caract~ristique fondam~ntale de ~'in~entlon pe~mettant la modification de l'orien-~: : : 25~ t~tion du f~s~e~u de sortie 1~ est la rotation du q~ide d'ond~ G autour de l'axe 11 ~e la source 10.
,: :
: C~te rotat~on dc~it s'eff~c~ucr sans mcd~fi~ation relative de l'ori~ntation cle deux re-flec~eurs~ n par rappor~ ~ l'au~re~ En dlau-~: 30 :tres termes,~ c'est l'~xe 1~ d'alignement dcs deux réflec~eurs 12,13 qui est en~ra~né en ro~ion autour de l'axe 11.
~: Du fait que,dans l'exe~nple r~p~sent~, :~ la source lO ~met une ondc sphkriqu~ rota~ion 35~ du g~ide d'onde n'induit aucune d~form~tion du ' ' ` .
~:
, 2~9 ~ais~eau tr~versant le ~uide d'onde. En rev~nche, l'lncidence du faisceau renvoy~ par le r~fl~c~ur secondaire 13 du guide G sur le r~f~ecteur prinei-pal 15 est ~odifi~ en rel~tion directe ave~ ngle de rotation du quide G autour de l'axe 11. Tl en r~s~lte une modification d'orientation eorrespo~dante du faiscea~ ~e sortie 1~ -on concoit donc que par une modification co~bin~ des deux param~tres variables d~taill~s ~i-des~us, ~ savoir le depla~emen~ du r~flecteur secondaire 13 par rappor~ au r~f lecteur 12 le lon~
d~ l'axe 14 du q~ide d 'ondesG d 'une part, et la ro-t~tion de la total~t~ du q~ide d'ondes~ aUtOur de 1'axe 11 de 1~ source 10 fixe, d'aut~e ~ t on o~tien~lme cal~-~it~ d 'ori~ntation du faisceau d~ sortie 16 d~ns une ~rande gamme de ~ layage .
On consta~er~ qu~ ce r~sultat ~st obtenu l'aide d'une ~ntenne dont la source 10 et l~ r~
flecteur prin~ipal 15 sont fixes. Ceci permet donc ~0 d 'obte~i~ une ~onstruction très simple pour l'ensem-hle de l'an~enn~, puisque la sour~e ~tant fixc, on ~ite d'avoir ~ utiliser des loints ro~atifs ~Ui ont ~ l'origine de perte~ importantes lors du fon~-tionnement en haute f réquence, ou encore de pr~voir la m~ilit~ d 'u~e par~ie du module diémissi~n-r~E>-t. lon .
Par la fixit~ d~ ment le plus lourd et ~e plus vc,lu~ineux de l ~ anterlne/ à savoix le r~-~lecteur princ:ipa~ on ~conomise ~ 1~ fois sur la p~is~;~n~e qu~ urait ~t~ n~c~ess~re de nettre e~ oeuvre : pour son d~pl~ement et sur l'encombremen~ repr~senté
:~ par son d~battement~
: Enfin, 7a compacit~ ~u yuid~ d'ond~squi per~e~ p~r ses mou~em~nts de r~r~cissement /~llon~e-~5 ment et de rotation d'o~tenir l~ h~l~yaq~ du fai~-ce~u de sortie 16 permet d'okt~nir la compacité de l'ense~ble, a~sic~e l~ ~Lm2llci~ et l~ s~uri~ d~s op~ratlons de repliement de l'antenne comme on l~
verr~ a~r~s.
Un autre avanta~e r~sultant de la ixit~
du r~lect~ur principal est qu'il est tout ~ f~it pos~ible cle 1'utiliser pour r~fl~c:hir des faiseeaux p~ovenant de plusieurs sources differentes. En ~ffet, la position ~u r~flecteur princip~l 15 restan~ fixe, l'incidence de ~haque faisceau s~ le r~f lecte~r 1~
peut e~re modifi~e s~parément sans inf luen~e ~ur les autre 5 f A i S~ ~aux, Les deux caract~risti~ues essen~ielles ~e l'~n~enn~ suiv~nt l'invention peu~nt ~tre mises en o~uvre selon le mode de r~alisation repr~senté
en figure 2. Dans ce ~ode de r~lisatioh~ le ~uide d'on~esG est ~onstitu~ par les deux r~flecteurs p~-raboliq~es 12,13 m~nt~s sur un ~ras t~les~pi~ue ri~ide 21~ ~e bras ri~ide est ar~icul~ en 2~ autour de llaxe 11 c~e source~ D'autre part, le r~flec~eur riqidç 13 est d~pla~a~le lonyik~dinalement le long d~ bras 21 au ~yen d'un dispositif de d~placement l~n~ire 23.
~'an~ l~ mo~ens de rotation 22 du bras 21, que le disposi~if ~3 ~e d~pla~emen~ du r~flec~eur secondaire 13 peuvent etre r~alis~s par taus mo~cns connus.
A titre d ' exemple, l'~ntenne de la fi~ure 1 peut ~re r~lis~e pour fonctionner ~ans la bande ~: Ka (environ 26 GHz~ ~vec un f~is~eau pouv~nt ~tre bal~y~ d~ns un c~ne de 1~ de de~i-an~le~
Plus precisément, le dessin correspond un fonc~ionn~ment d'une telle antenne dans l~quel-l~ le balay~ge est relativement ~rand pour une ouver-ture ~ mi-puissan~e relativement ~rande de l'ordre de 35 ~ 40~.
Les c~ra~térlstiques dimensionnelles d~?
- 8 ~ ~i8~ ~9 ce ~ode de réalisation sont les sui~an~S:
___ distanc~ focale des r~fle~eurs 1 12,13 du ~uide d'on~e G 1 0,~07 m di~m~tre d'ouverture des r~flec- 1 teurs t2,13 ! 0,356 1n demi-anglc d'inclin~ison des r~flec~eurs 12,13 1 23,3 distance entre les foyers des r~flecteurs 1~,13 pour un fais- I
ceau inGid~nt centr~ sur le r~- I
flecteu~ prinoipal 15 ' 2,417 m déplacement du s~cond r~flec-~eur 13 permet~ant un balay~e 1 de ~ 10~ 1 t 0,5~3 tn distance focalq du réflect~ur princip~l 1 3,~4 m d~amè~re d'ou~erture du r~flec-teur principal 1 2 t 7 ~
~ Dans cet e~emple non optimis~, les p~r-tes de ~alaya~e pour un b~laya~e : sur IO~sont de l'ordre de 2 dB, Il est ~ noter que, dans un au~re mode de r~alisa~ion del'lnvqntion, il es~ tout ~ fait pos-:~ 25 si~le d'interpo~e~ un re~lecteur secondair~ ~uppl~-men~aire entre les r~fle~teurs 1~,13 du g~ide d'ondes G, ~ la condition que ce réflec~eur suppl~mentaire ~non repr~sent~l soit dichro~que, Ceci permet alors avan~a~euseme~ d'ali me~ter le ~uide d'ondes~ l1aide de deux sources, aont les frequences de fonctionne~ent sont suf f is~-ment ~loign~e~ pour que le r~flecteur di~hro~que ne refl~chiss~ que le ais~eau i5SU de l'une des sourcos, et soit ~ransparant pour l'a-ltxe faisceau ~ui sera ~5 r~fl~chi sur le r~flecteur 13 .
g ~ 3 D~ns ce ~as, l~ eme A~tCnne aVec le même encom~rement, permet d'obtenir deux f~isce~uY.
de balay~qe inc~épendants.
En outr~, dans le mode de réalisation du ~uide d'on~sG dans lequel ~eul deux r~flec~eurs secondair~s 12,13 ~ont employes, le second r~flect~ur 13 peut ~tre réalis~ dichrolque dans le seul objecti~
de oo~stituer un filtre sélec~if de r~flexion,~
sur la se~le gamme de fr~quencesdes rayonn~ents ~mi~ par la source 10. Il est alors transp~r~t pour les rayonnements d'autres fréqu~nces, qUi ne sont donc pas renvoy~s sur le r~flecteur prin~ipal 15~
La figure 3 est une vue d'ar~i5te 1~ de l'antenne suivAnt 1 ' inventio~,mont~e sur un ~a-tellite en configuratioh déploy~e~ 0~ reconna~tra que l~ satellite repr~sent~ comporte deux antenn~s suivant l'invention ~on~es sym~trique~ent, a~ec deux x~flecteurs pri~cipaux indépondants 15a, 1S~, : 20 aliment~s par deux sources distinctes 10a~ 10b ~ ~r~-: vers deux ~uides d'ond~ correspondan~ Ga~ Gb~ Gette double implantation de l'a~tenne s~ivant l'inYention est assur~e sur la fig~re 3 sur un sa~el~ite du type ~uroætar~ en co~binaison avec, pour chaqu~ réflect~ur ,, ~
prin~ip~ a~ 15b, une source ~d~tionnelle 30a, 30 respectivement,fonctionnant dans une qamme d'o~de iff~r~n~e~e celle d~s sources 1oa, 10b.
e s~tellit~ représenté e~t ~qal~ment pourvu d'une char~e utile ~.
Ce sat~ te ainsi d~fini p~ut avanta-geusemen~ atre utilis~ com~ne sal:el~it.e~el~is de tr~nsmissior~ de donn~es c~pable de prodllire ~tre f aisce~ux ind~pendants, E~ar exemple, chac~n d~s r~flecteurs principaux lS~" 1Sb sera ~men~ à renvoyer,d'une p~rt, ~2~
.
un faisce~u de la ~ande i~a ~25,~5 ~ 27 GHz~ aliment~
par le ~uide dtond~Ga~ Gb respe~:ti~em~nt, et di~u-tre part un faisceau en ~ande S (~025 à ~300 ~IHZ~
alimenté par le~ sources suppl~ment~ires ~30a,30~) respectl~ement, Les ~uides d'ond~ Ga, G~ de la hande K~
son~ mont~s sur un bras té1escopique ~u type Le-pr~sent~ ~n fi~l3rP 7 ~ ~e~ un disp~sitif ~3a, ~3b d'extension ou/r~tr~cissement du ~ras, Pour s~ part~ la source en bande S, ~0~, 30b de chaque r~flecteur princlpal 15a, 15~ est montée au ~aut a ~ un ~ras articul~ 31 h ~ 31 h. Le prin-cipe retenu ici pour l~ source 5 est par exemple ~elui d~u~ r~s~u ~ ~ou~ "~ri~ .ut s'ag1r par exemple dlun r~seau de quide d'ondes ~ ruban ~ 1arge ba~de compos~ a ~ él~men~æ ~ encoches ~pour am~llorer la directivité). Ch~une des sour~es impriJn~es 30a,30b est ~onnect~e au module ~ixe ~mission~réception par join~s e~ c~les rot~tifs Zo c~ qui est accep~a~le pour les fr~quences de la :: bande S. Bien entendu~ le syst~me de ~uide d'onde~s :~ d~crit pr~c~emment ~ propos de 1~ ~ande Ka pourrait ussi ~ien etre utilis~ pour la bande S.
: ~es sources 30a,~0b en b~n~e S se d~pla-2$ ~ent dans le plan focal des r~flecteurs principau~
15~,15b respectivement. Afin de ne pa~ entraver les d~placeme~s des guid~s d'ond~ G~, G~, le second r~flecteur second~ire 13a,13b est conve~e afin de : pouvoir ~tre pl~c~ sur un plan plus p~och~ du r~-flecteur 15a, 1Sb.
ieh entendu, ces modes de r~alis~tio~
ne con~ti~uent en aucune mani~xe ~une lin~itatior-de la por~e de la pr~sente invention mais simple-ment un mode ill~stratif de la mani~re selon laquell~
~ 3S ils peu~ent êtr~ m1s en oeuvre, : :~
2~
La fi~ure 4 ~onstltue ~alement une vuc~
d'axtist~ de l~ m~ni~xe dont le~ d~u~ ~rls~ le~ d'drl-tenn~l,~nt~ 5~` 1~ sa~elli~e de la fi~ure 3 peuverlt ~tre repli~s en position de lanee~ent, par ex~mpl~
lorsqulils sont places sous la coi~fe d'un lan~eur du type ~riane, ~In fait, on ConS~Ate qu~ les deux r~
teurs p~ineipaux 1Sa, lS~ sont compl~tement repli~s sur la p~r~i~ sup~rieure du satelli~, les ~ras sup-port 32a,3Zb ~tant ramen~ verticalemen~ contr~ ~Ux parois la~ra1es oppos~s de la charge ~tile ~
pou~ leur part, les deux bras 31a,31b d'ex~ension des sources 3~a,30b ~ hande S g'enroulcnt en ~uelque sorte le lon~ de la partie sup~rieure deux c~tés adjacents de la charye ~tile~ Enfin, les ~uides d'ond~ Ga, G~ viennent s'~ppliquer, apres r~tr~ction jusqu'~ une distance minimale entre les paires de r~flecteurs secondaires, l~èrement en-~e~-~ous des br~s 1a, 31b, : 20 L'an~enne suiv~nt l'invention r~pond d~n~
parfaitement aux exl~ences requises pour la s~te1li-ation, et permet d'obtenir des ens~mbles 5~tellis~
: de gr~nde compacit~ en phaæ de la~cement, mais d'une ran~e so~plesse d'exploi~a~ion, av~c un an~le d~
halay~ge relati~ement large en con~iguration d~loy~e n orbite.
On ~onstatera que l~ ~onfiqura~ion re-pr~sent~e en figure 3 et 4~munie de deux réfle~t~urs principaux~sym~rique~ aliment~s chacun pa~ deux sour~es ~OnCtionnaht dans des ~ammes diff~ren~çs,au-~: torise ~galement une tr~s grande souplesse de fonc-tionnemen~ Il est mame envisa~eable,d~ns le caS où
le s~telli~e, employ~ comme relais~ ser~it amen~ ~
pointer vers un m~e autre sa~ellite dan~ les d~ux gammes de fr~quence~ d'u~iliser cha~n des réflecteurs , 32~3 principaux 15, 15b pour une fréquence différente afin d'éviter les effets d'ombre qui se produiraient lors du positionnement coaxial de la source en bande S et du second réflecteur secondaire en bande Ka situés d'un même côté.
Bien entendu, les fréquences de fonctionnement prises comme exemple dans les modes de réalisation détaillés ci-dessus ne constituent en aucune facon des limitations de la portée de l'invention.
La Figure 5 qui représente une antenne du type à
source décalée montre une source ~0 fixe, mais comporte un jeu relativement complexe de réflecteuxs mobiles, à savoir deux premiers réflecteurs paraboliques 81,82 rotatifs,puis un réflecteur plan 83 formant le système de source périscopique (Beam-WaveGuide(BWG)feeder). Le faisceau résultant est ensuite envoyé vers les deux réflecteurs auxiliaire 84 et secondaire 85 également mobiles, avant d'atteindre le réflecteur principal sphérique fixe 86. La totalité des réflecteurs intermédiaires étant mobiles, parfois sur plusieurs axes, l'ensemble présente des exigences de construction très importantes, peu compatibles avec les contraintes applicables aux antennes embarquées.
La Figure 6 représente une antenne à source périscopique. Cette antenne est également destinée à
effectuer la poursuite des satellites géostationnaires.
Elle est constituée d'une source fixe 90 alimentant un réflecteur principa~ 91 légèrement mobile, après réflexion des faisceaux de sources dans trois réflecteurs secondaires (92, 93, 94). Parmi ces réflecteurs secondaires, deux sont mobiles, l'un permettant un déplacement du faisceau pour la poursuite du satellite géostationnaire dans ses excursions en direction perpendiculaire à son orbite, et l'autre assurant sa poursuite dans la direction orbitale.
A nouveau, ce système n'est accompli qu'au moyen d'un jeu de plusieurs réflecteurs mobiles ce qui ne convient pas aux applications spatiales.
.~
~,r5!j ~
AKAGAWA et al. (AIAA PAPER 76-303) décrit pour sa part également une antenne à source périscopi~ue. Cette antenne est é~alement destinée à effectuer la poursuite des satellites géostationnaires. Elle est constituée d'une source fixe alimentant un réflecteur principal légèrement mobile, après réflexion des faisceaux de sources dans trois réflecteurs secondaires. Parmi ces réflecteurs secondaires, deux sont mobiles, l'un permettant un déplacement du faisceau pour la poursuite du satellite géostationnaire dans ses excursions en direction perpendiculaire à son orbite, et l'autre assurant sa poursuite dans la direction orbitale.
A nouveau, ce système n'est accompli qu'au moyen d'un jeu de plusieurs réflecteurs mobiles ce qui ne convient pas aux applications spatiales.
En conséquence, l'antenne selon la présente invention a notamment pour objectif de pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus des systèmes existants.
Un premier objet de l'invention est de fournir une antenne à balayage qui soit de forme compacte et de construction simple afin de répondre aux exigences de solidité, de rusticité et de fiabilité requises pour les applications embarquées sur satellites.
Un autre objet de l'invention est de réaliser une telle antenne qui soit aisément repliable en configuration de lancement, puis déployable en configuration de fonctionnement en orbite.
Un troisième objet de l'invention est de fournir une telle antenne susceptible, dans un des modes de réalisation, de fournir plusieurs faisceaux de balayage indépendants sans nuire à la compacité ni à la simplicité de construction.
Un objet complémentaire de l'invention est de fournir une telle antenne qui fonctionne en hyperfréquences, notamment dans les bandes S et Ka.
Ces objectifs ainsi que d'autres qui apparaitront par la suite sont obtenus à l'aide d'une antenne a grand balayage, notamment pour une utilisation embarquée sur satellite dans la gamme des hyperfréquences, du type constitué d'une source périscopique (ou encore à faisceau d'ondes guidé), et d'un réflecteur principal fixe.
Selon la présente invention, il est prévu une antenne à grand balayage pour un fonctionnement dans la gamme hyperfrequence, comprenant:
- une source pour émettre une énergie électromagnétique hyperfréquence, cette source ayant un axe le long duquel l'égergie circule, - un réflecteur principal fixe par rapport à la source, - au moins un guide d'onde entre la source et le réflecteur principal, le guide d'onde coupant l'axe de la source et comprenant un premier et un deuxième réflecteur parabolique secondaire, espacés l'un de l'autre, ce guide d'onde ayant un axe le long duquel l'énergie circule, les réflecteurs secondaires etant alignés`selon l'axe du guide d'onde, des moyens étant prévus pour varier l'espacement relatif des réflecteurs secondaires le long du guide d'onde, le guide d'onde étant rotatif le long de l'axe de la source pour un déplacement angulaire du guide d'onde par rapport au réflecteur principal.
Selon la présente invention il est également prévu un satellite ayant une antenne à grand balayage pour un fonctionnement dans la gamme hyperfréquence, l'antenne comprenant:
- une source pour émettre une énergie électromagnétique hyperfréquence, cette source ayant un axe le long duquel l'énergie circule, - un réflecteur principal fixe par rapport à la source, - au moins un guide d'onde entre la source et le - 3a -réflecteur principal, le guide d'onde coupant l'axe de la source et comprenan~ un premier et un deuxième réflecteur parabolique secondaire, espacés l'un de l'autre, ce guide d'onde ayant un axe le long duquel l'énergie circule, les réflecteurs secondaires étant alignés selon l'axe du guide d'onde, des moyens étant prévus pour varier l'espacement relatif des réflecteurs secondaires le long du guide d'onde, le guide d'onde étant rotatif le long de l'axe de la source pour un déplacement angulaire du guide d'onde par rapport au réflecteur principal.
Ainsi, lorsque l'antenne est utilisée en émission, les faisceaux issus de la source aboutissent au réflecteur principal selon un angle dépendant de la longueur et de la position angulaire du guide d'ondes.
En outre, un balayage du faisceau résultant peut être obtenu par variation continue de l'angle de rotation et/ou de la longueur du guide d'ondes.
Selon un mode de réalisation préférentiel les deux réflecteurs secondaires du guide d'ondes sont montés chacun sensiblement à une extrémité d'un bras télescopi~ue à deux éléments, le bras étant articulé et mis en rotation autour : de l'axe de //
: ~ /
'~ ~
~2~8~
sourc~ s~nsi~lement au niveau d~ premeir réfl~ct~ur ~t d'autre p~rt muni d'un dispositif d'ex~enslon/r~t.rac tio~ lin~1re du bras.
~ 'autre~ caraet~ristiq~es et avanta~es de l'inven~ion app~ra;tront ~ 1~ leeture suivant~ de la description d'un mode de r~alisatio~ pr~f~ren~iel de l'invention e~ des dessins annexés dans les~uels :
- 1~ fiqure 1 repr~sen~e le p~in~ipe d~
fonctionnement de l'~lt.~n~ ~ halayaqe ~uivan~ l'inven~ion;
- la figure 2 repr~sen~e un modç de r~alisa-~ion sch~m~tis~ de l~antenne suivant l'lnvention;
- ~a fi~ure ~ repr~sente l'~ntenne suivant l'inv~ntivn ~n confiquration d~ploy~ sur un satellite.
- la fi~ure 4 repr~sente le ~eme satellit~
comportant ladite an~enne en posi~ion repli~e de lance-men~
- la f i~ure 5 repr~sente une antenne de 1 ' art ant~rieur du type ~ ~ource décal~e;
- la fiqure ~)rep~sente une antenne ~ source p~riscopique de l'art ant~rieur.
~: : Le s~héma de p~lneipe de 1 ' inv~ntioll de la ure 1 repr~sen~e le parcours optique complet en mode d'~mi$sion.
L~ ~ourc~ 10, fixe, ~m~t dans l'ax~ n direc~lon du premier r~flecteur p~rabolique 12 du ~uide : : d'ondes G. Le fai~x~u parall~ sultant est renvoy~ en d~tion du ~nd r~fl~ur paraboliqu~ 13 du ~ulde d'cndes. Ce s~
~: r~flecteur 13 ali~n~ avec le p~er r~flecte~r 1~ s~lon l'axe 14, d~ ~elle m ~ ~re gue le g~1de dlondes pr~sente les pertes en rayxu~m~nt les plus fal~les possi~les.
Le r~flec~eur 1~, oonvexe ou concave, renvoie enfin : le faisce~ issu d~ l~ souro~ fixe 10 ~ers le r~flec~e~ pr~ipal 15 f~-p~ur former le fai~x~u d~ sort~e 16 de l'an~u~.
Les ~eux propri~t~s du ~uude d'onde G, ~Ul fon~
l~ c~ract~ristiq~e es~ntielle ~e la pr~sentQ invention, ~pparais-sen~ ~al~t sur la fi~ure 1.
Tou~ ~'ahord, alor~ que ~a souree 10 e~
le r~1ecteur prin~ipal 15 sont fixes~ la modifi~a-tion d'ori.entation,e-~ par cons~quent le balay~ye du f~isc~au de sortie 16,es~ o~tenue,dans le pla~ du de~sin, p~r ~épl~e~ent du second x~lecteur para-bolique 13. Ce d~pla~ement du r~flecteur 13 s'effec-tue excl~sivement selon l'axe 14 d'~lignement d~s deux r~fl~cteurs 12,13 du quide d'~ndesG, eo~me s~h~ma~is~ par la ~l~che 17. Ainsi, ~utour de sa positi~n ~entr~e, le r~flecteur 13 peu~ ~voluer, soit ~ers la ~auche du dessin (~osition 1~), soit vers la droite~(~osLtion 19).
En d'~utres~termes, un premier ~oyen per-mett~n~ d'o~enir la modification dtorient~tion du ~: ~15 faisceau r~sultant 16 ~s~ de faire varier la lon~u~r du ~uide d'ondesG, en 1'oc~uren~e par d~pla~ement : du r~flecteur 13 le lonq de l'axe 14 du guide.~.
uelque soi~ la position du r~fleeteur : : ::13~ celui~i renvoi l'image de la sour~e d~ns 1~ plan ~ focal ~0 du r~flecteur principal 15. Les pertes mi-~imales sont obte~ues pour la positiOn ~entr~e du r~~
: flec~eur second~lre 1~ repr~sent~ en trait plein.
L~ de~xieme caract~ristique fondam~ntale de ~'in~entlon pe~mettant la modification de l'orien-~: : : 25~ t~tion du f~s~e~u de sortie 1~ est la rotation du q~ide d'ond~ G autour de l'axe 11 ~e la source 10.
,: :
: C~te rotat~on dc~it s'eff~c~ucr sans mcd~fi~ation relative de l'ori~ntation cle deux re-flec~eurs~ n par rappor~ ~ l'au~re~ En dlau-~: 30 :tres termes,~ c'est l'~xe 1~ d'alignement dcs deux réflec~eurs 12,13 qui est en~ra~né en ro~ion autour de l'axe 11.
~: Du fait que,dans l'exe~nple r~p~sent~, :~ la source lO ~met une ondc sphkriqu~ rota~ion 35~ du g~ide d'onde n'induit aucune d~form~tion du ' ' ` .
~:
, 2~9 ~ais~eau tr~versant le ~uide d'onde. En rev~nche, l'lncidence du faisceau renvoy~ par le r~fl~c~ur secondaire 13 du guide G sur le r~f~ecteur prinei-pal 15 est ~odifi~ en rel~tion directe ave~ ngle de rotation du quide G autour de l'axe 11. Tl en r~s~lte une modification d'orientation eorrespo~dante du faiscea~ ~e sortie 1~ -on concoit donc que par une modification co~bin~ des deux param~tres variables d~taill~s ~i-des~us, ~ savoir le depla~emen~ du r~flecteur secondaire 13 par rappor~ au r~f lecteur 12 le lon~
d~ l'axe 14 du q~ide d 'ondesG d 'une part, et la ro-t~tion de la total~t~ du q~ide d'ondes~ aUtOur de 1'axe 11 de 1~ source 10 fixe, d'aut~e ~ t on o~tien~lme cal~-~it~ d 'ori~ntation du faisceau d~ sortie 16 d~ns une ~rande gamme de ~ layage .
On consta~er~ qu~ ce r~sultat ~st obtenu l'aide d'une ~ntenne dont la source 10 et l~ r~
flecteur prin~ipal 15 sont fixes. Ceci permet donc ~0 d 'obte~i~ une ~onstruction très simple pour l'ensem-hle de l'an~enn~, puisque la sour~e ~tant fixc, on ~ite d'avoir ~ utiliser des loints ro~atifs ~Ui ont ~ l'origine de perte~ importantes lors du fon~-tionnement en haute f réquence, ou encore de pr~voir la m~ilit~ d 'u~e par~ie du module diémissi~n-r~E>-t. lon .
Par la fixit~ d~ ment le plus lourd et ~e plus vc,lu~ineux de l ~ anterlne/ à savoix le r~-~lecteur princ:ipa~ on ~conomise ~ 1~ fois sur la p~is~;~n~e qu~ urait ~t~ n~c~ess~re de nettre e~ oeuvre : pour son d~pl~ement et sur l'encombremen~ repr~senté
:~ par son d~battement~
: Enfin, 7a compacit~ ~u yuid~ d'ond~squi per~e~ p~r ses mou~em~nts de r~r~cissement /~llon~e-~5 ment et de rotation d'o~tenir l~ h~l~yaq~ du fai~-ce~u de sortie 16 permet d'okt~nir la compacité de l'ense~ble, a~sic~e l~ ~Lm2llci~ et l~ s~uri~ d~s op~ratlons de repliement de l'antenne comme on l~
verr~ a~r~s.
Un autre avanta~e r~sultant de la ixit~
du r~lect~ur principal est qu'il est tout ~ f~it pos~ible cle 1'utiliser pour r~fl~c:hir des faiseeaux p~ovenant de plusieurs sources differentes. En ~ffet, la position ~u r~flecteur princip~l 15 restan~ fixe, l'incidence de ~haque faisceau s~ le r~f lecte~r 1~
peut e~re modifi~e s~parément sans inf luen~e ~ur les autre 5 f A i S~ ~aux, Les deux caract~risti~ues essen~ielles ~e l'~n~enn~ suiv~nt l'invention peu~nt ~tre mises en o~uvre selon le mode de r~alisation repr~senté
en figure 2. Dans ce ~ode de r~lisatioh~ le ~uide d'on~esG est ~onstitu~ par les deux r~flecteurs p~-raboliq~es 12,13 m~nt~s sur un ~ras t~les~pi~ue ri~ide 21~ ~e bras ri~ide est ar~icul~ en 2~ autour de llaxe 11 c~e source~ D'autre part, le r~flec~eur riqidç 13 est d~pla~a~le lonyik~dinalement le long d~ bras 21 au ~yen d'un dispositif de d~placement l~n~ire 23.
~'an~ l~ mo~ens de rotation 22 du bras 21, que le disposi~if ~3 ~e d~pla~emen~ du r~flec~eur secondaire 13 peuvent etre r~alis~s par taus mo~cns connus.
A titre d ' exemple, l'~ntenne de la fi~ure 1 peut ~re r~lis~e pour fonctionner ~ans la bande ~: Ka (environ 26 GHz~ ~vec un f~is~eau pouv~nt ~tre bal~y~ d~ns un c~ne de 1~ de de~i-an~le~
Plus precisément, le dessin correspond un fonc~ionn~ment d'une telle antenne dans l~quel-l~ le balay~ge est relativement ~rand pour une ouver-ture ~ mi-puissan~e relativement ~rande de l'ordre de 35 ~ 40~.
Les c~ra~térlstiques dimensionnelles d~?
- 8 ~ ~i8~ ~9 ce ~ode de réalisation sont les sui~an~S:
___ distanc~ focale des r~fle~eurs 1 12,13 du ~uide d'on~e G 1 0,~07 m di~m~tre d'ouverture des r~flec- 1 teurs t2,13 ! 0,356 1n demi-anglc d'inclin~ison des r~flec~eurs 12,13 1 23,3 distance entre les foyers des r~flecteurs 1~,13 pour un fais- I
ceau inGid~nt centr~ sur le r~- I
flecteu~ prinoipal 15 ' 2,417 m déplacement du s~cond r~flec-~eur 13 permet~ant un balay~e 1 de ~ 10~ 1 t 0,5~3 tn distance focalq du réflect~ur princip~l 1 3,~4 m d~amè~re d'ou~erture du r~flec-teur principal 1 2 t 7 ~
~ Dans cet e~emple non optimis~, les p~r-tes de ~alaya~e pour un b~laya~e : sur IO~sont de l'ordre de 2 dB, Il est ~ noter que, dans un au~re mode de r~alisa~ion del'lnvqntion, il es~ tout ~ fait pos-:~ 25 si~le d'interpo~e~ un re~lecteur secondair~ ~uppl~-men~aire entre les r~fle~teurs 1~,13 du g~ide d'ondes G, ~ la condition que ce réflec~eur suppl~mentaire ~non repr~sent~l soit dichro~que, Ceci permet alors avan~a~euseme~ d'ali me~ter le ~uide d'ondes~ l1aide de deux sources, aont les frequences de fonctionne~ent sont suf f is~-ment ~loign~e~ pour que le r~flecteur di~hro~que ne refl~chiss~ que le ais~eau i5SU de l'une des sourcos, et soit ~ransparant pour l'a-ltxe faisceau ~ui sera ~5 r~fl~chi sur le r~flecteur 13 .
g ~ 3 D~ns ce ~as, l~ eme A~tCnne aVec le même encom~rement, permet d'obtenir deux f~isce~uY.
de balay~qe inc~épendants.
En outr~, dans le mode de réalisation du ~uide d'on~sG dans lequel ~eul deux r~flec~eurs secondair~s 12,13 ~ont employes, le second r~flect~ur 13 peut ~tre réalis~ dichrolque dans le seul objecti~
de oo~stituer un filtre sélec~if de r~flexion,~
sur la se~le gamme de fr~quencesdes rayonn~ents ~mi~ par la source 10. Il est alors transp~r~t pour les rayonnements d'autres fréqu~nces, qUi ne sont donc pas renvoy~s sur le r~flecteur prin~ipal 15~
La figure 3 est une vue d'ar~i5te 1~ de l'antenne suivAnt 1 ' inventio~,mont~e sur un ~a-tellite en configuratioh déploy~e~ 0~ reconna~tra que l~ satellite repr~sent~ comporte deux antenn~s suivant l'invention ~on~es sym~trique~ent, a~ec deux x~flecteurs pri~cipaux indépondants 15a, 1S~, : 20 aliment~s par deux sources distinctes 10a~ 10b ~ ~r~-: vers deux ~uides d'ond~ correspondan~ Ga~ Gb~ Gette double implantation de l'a~tenne s~ivant l'inYention est assur~e sur la fig~re 3 sur un sa~el~ite du type ~uroætar~ en co~binaison avec, pour chaqu~ réflect~ur ,, ~
prin~ip~ a~ 15b, une source ~d~tionnelle 30a, 30 respectivement,fonctionnant dans une qamme d'o~de iff~r~n~e~e celle d~s sources 1oa, 10b.
e s~tellit~ représenté e~t ~qal~ment pourvu d'une char~e utile ~.
Ce sat~ te ainsi d~fini p~ut avanta-geusemen~ atre utilis~ com~ne sal:el~it.e~el~is de tr~nsmissior~ de donn~es c~pable de prodllire ~tre f aisce~ux ind~pendants, E~ar exemple, chac~n d~s r~flecteurs principaux lS~" 1Sb sera ~men~ à renvoyer,d'une p~rt, ~2~
.
un faisce~u de la ~ande i~a ~25,~5 ~ 27 GHz~ aliment~
par le ~uide dtond~Ga~ Gb respe~:ti~em~nt, et di~u-tre part un faisceau en ~ande S (~025 à ~300 ~IHZ~
alimenté par le~ sources suppl~ment~ires ~30a,30~) respectl~ement, Les ~uides d'ond~ Ga, G~ de la hande K~
son~ mont~s sur un bras té1escopique ~u type Le-pr~sent~ ~n fi~l3rP 7 ~ ~e~ un disp~sitif ~3a, ~3b d'extension ou/r~tr~cissement du ~ras, Pour s~ part~ la source en bande S, ~0~, 30b de chaque r~flecteur princlpal 15a, 15~ est montée au ~aut a ~ un ~ras articul~ 31 h ~ 31 h. Le prin-cipe retenu ici pour l~ source 5 est par exemple ~elui d~u~ r~s~u ~ ~ou~ "~ri~ .ut s'ag1r par exemple dlun r~seau de quide d'ondes ~ ruban ~ 1arge ba~de compos~ a ~ él~men~æ ~ encoches ~pour am~llorer la directivité). Ch~une des sour~es impriJn~es 30a,30b est ~onnect~e au module ~ixe ~mission~réception par join~s e~ c~les rot~tifs Zo c~ qui est accep~a~le pour les fr~quences de la :: bande S. Bien entendu~ le syst~me de ~uide d'onde~s :~ d~crit pr~c~emment ~ propos de 1~ ~ande Ka pourrait ussi ~ien etre utilis~ pour la bande S.
: ~es sources 30a,~0b en b~n~e S se d~pla-2$ ~ent dans le plan focal des r~flecteurs principau~
15~,15b respectivement. Afin de ne pa~ entraver les d~placeme~s des guid~s d'ond~ G~, G~, le second r~flecteur second~ire 13a,13b est conve~e afin de : pouvoir ~tre pl~c~ sur un plan plus p~och~ du r~-flecteur 15a, 1Sb.
ieh entendu, ces modes de r~alis~tio~
ne con~ti~uent en aucune mani~xe ~une lin~itatior-de la por~e de la pr~sente invention mais simple-ment un mode ill~stratif de la mani~re selon laquell~
~ 3S ils peu~ent êtr~ m1s en oeuvre, : :~
2~
La fi~ure 4 ~onstltue ~alement une vuc~
d'axtist~ de l~ m~ni~xe dont le~ d~u~ ~rls~ le~ d'drl-tenn~l,~nt~ 5~` 1~ sa~elli~e de la fi~ure 3 peuverlt ~tre repli~s en position de lanee~ent, par ex~mpl~
lorsqulils sont places sous la coi~fe d'un lan~eur du type ~riane, ~In fait, on ConS~Ate qu~ les deux r~
teurs p~ineipaux 1Sa, lS~ sont compl~tement repli~s sur la p~r~i~ sup~rieure du satelli~, les ~ras sup-port 32a,3Zb ~tant ramen~ verticalemen~ contr~ ~Ux parois la~ra1es oppos~s de la charge ~tile ~
pou~ leur part, les deux bras 31a,31b d'ex~ension des sources 3~a,30b ~ hande S g'enroulcnt en ~uelque sorte le lon~ de la partie sup~rieure deux c~tés adjacents de la charye ~tile~ Enfin, les ~uides d'ond~ Ga, G~ viennent s'~ppliquer, apres r~tr~ction jusqu'~ une distance minimale entre les paires de r~flecteurs secondaires, l~èrement en-~e~-~ous des br~s 1a, 31b, : 20 L'an~enne suiv~nt l'invention r~pond d~n~
parfaitement aux exl~ences requises pour la s~te1li-ation, et permet d'obtenir des ens~mbles 5~tellis~
: de gr~nde compacit~ en phaæ de la~cement, mais d'une ran~e so~plesse d'exploi~a~ion, av~c un an~le d~
halay~ge relati~ement large en con~iguration d~loy~e n orbite.
On ~onstatera que l~ ~onfiqura~ion re-pr~sent~e en figure 3 et 4~munie de deux réfle~t~urs principaux~sym~rique~ aliment~s chacun pa~ deux sour~es ~OnCtionnaht dans des ~ammes diff~ren~çs,au-~: torise ~galement une tr~s grande souplesse de fonc-tionnemen~ Il est mame envisa~eable,d~ns le caS où
le s~telli~e, employ~ comme relais~ ser~it amen~ ~
pointer vers un m~e autre sa~ellite dan~ les d~ux gammes de fr~quence~ d'u~iliser cha~n des réflecteurs , 32~3 principaux 15, 15b pour une fréquence différente afin d'éviter les effets d'ombre qui se produiraient lors du positionnement coaxial de la source en bande S et du second réflecteur secondaire en bande Ka situés d'un même côté.
Bien entendu, les fréquences de fonctionnement prises comme exemple dans les modes de réalisation détaillés ci-dessus ne constituent en aucune facon des limitations de la portée de l'invention.
La Figure 5 qui représente une antenne du type à
source décalée montre une source ~0 fixe, mais comporte un jeu relativement complexe de réflecteuxs mobiles, à savoir deux premiers réflecteurs paraboliques 81,82 rotatifs,puis un réflecteur plan 83 formant le système de source périscopique (Beam-WaveGuide(BWG)feeder). Le faisceau résultant est ensuite envoyé vers les deux réflecteurs auxiliaire 84 et secondaire 85 également mobiles, avant d'atteindre le réflecteur principal sphérique fixe 86. La totalité des réflecteurs intermédiaires étant mobiles, parfois sur plusieurs axes, l'ensemble présente des exigences de construction très importantes, peu compatibles avec les contraintes applicables aux antennes embarquées.
La Figure 6 représente une antenne à source périscopique. Cette antenne est également destinée à
effectuer la poursuite des satellites géostationnaires.
Elle est constituée d'une source fixe 90 alimentant un réflecteur principa~ 91 légèrement mobile, après réflexion des faisceaux de sources dans trois réflecteurs secondaires (92, 93, 94). Parmi ces réflecteurs secondaires, deux sont mobiles, l'un permettant un déplacement du faisceau pour la poursuite du satellite géostationnaire dans ses excursions en direction perpendiculaire à son orbite, et l'autre assurant sa poursuite dans la direction orbitale.
A nouveau, ce système n'est accompli qu'au moyen d'un jeu de plusieurs réflecteurs mobiles ce qui ne convient pas aux applications spatiales.
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~,r5!j ~
Claims (25)
1. Antenne a grand balayage pour un fonctionnement dans la gamme hyperfréquence, comprenant:
- une source pour émettre une énergia électromagnétique hyperfréquence, cette source ayant un axe le long duquel ladite énergie cixcule, - un réflecteur principal fixe par rapport a ladite source, - au moins un guide d'onde entre ladite source et ledit réflecteux principal, ledit guide d'onde coupant ledit axe de ladite source et comprenant un premier et un deuxi.ème réflecteur parabolique secondaire, espacés l'un de l'autre, ce guide d'onde ayant un axe le long duquel ladite énergie circule, lesdits réflecteurs secondaires étant alignés selon ledit axe dudit guide d'onde, des moyens étant prévus pour varier l'espacement relatif desdits réflecteurs secondaires le long dudit guide d'onde, ledit guide d'onde étant rotatif le long dudit axe de ladite source pour un déplacement angulaire dudit guide d'onde par rapport audit réflecteur principal.
- une source pour émettre une énergia électromagnétique hyperfréquence, cette source ayant un axe le long duquel ladite énergie cixcule, - un réflecteur principal fixe par rapport a ladite source, - au moins un guide d'onde entre ladite source et ledit réflecteux principal, ledit guide d'onde coupant ledit axe de ladite source et comprenant un premier et un deuxi.ème réflecteur parabolique secondaire, espacés l'un de l'autre, ce guide d'onde ayant un axe le long duquel ladite énergie circule, lesdits réflecteurs secondaires étant alignés selon ledit axe dudit guide d'onde, des moyens étant prévus pour varier l'espacement relatif desdits réflecteurs secondaires le long dudit guide d'onde, ledit guide d'onde étant rotatif le long dudit axe de ladite source pour un déplacement angulaire dudit guide d'onde par rapport audit réflecteur principal.
2. Antenne selon la revendication 1, dans laquelle ledit guide d'onde est constitué par un bras sur lequel sont montes espacés l'un de l'autre lesdits deux réflecteurs secondaires.
3. Antenne selon la revendication 1, dans laquelle ledit guide d'onde est variable en longueur pour modifier l'espacement relatif entre lesdits deux réflecteurs secondaires.
4. Antenne selon la revendication 2, comprenant deux guides d'ondes, chacun constitué d'un élément télescopique, un desdits réflecteurs secondaires étant monté
sur chacun desdits éléments télescopiques, ladite antenne comprenant des moyens pour déplacer lesdits éléments télescopiques l'un par rapport à l'autre et pour assurer la rotation desdites deux guides d'ondes.
sur chacun desdits éléments télescopiques, ladite antenne comprenant des moyens pour déplacer lesdits éléments télescopiques l'un par rapport à l'autre et pour assurer la rotation desdites deux guides d'ondes.
5. Antenne selon la revendication 1, 2 ou 3, dans laquelle ledit guide d'onde est généralement positionné
normalement par rapport audit axe de ladite source et dans laquelle ledit guide d'onde se déplace en rotation dans un plan normal audit axe de la source.
normalement par rapport audit axe de ladite source et dans laquelle ledit guide d'onde se déplace en rotation dans un plan normal audit axe de la source.
6. Antenne selon la revendication 1, 2 ou 3, comprenant un troisième réflecteur secondaire entre lesdits premier et deuxième réflecteurs secondaires du guide d'onde, ledit troisième réflecteur secondaire étant un réflecteur dichroîque en alignement avec lesdits premier et deuxième réflecteurs secondaires.
7. Antenne selon la revendication 1, 2 ou 3, dans laquelle ladite source émettant ladite énergie électromagné-tique hyperfréquence est une première source, ladite antenne comprenant en outre une deuxième source pour émettre une énergie électromagnétique hyperfréquence qui est indépendante de ladite première source.
8. Antenne selon la revendication 1, dans laquelle les deux réflecteurs secondaires du guide d'ondes sont montés chacun sensiblement à une extrémité d'un bras télescopique à deux éléments, ledit bras étant articulé et asservi en rotation autour de ladite axe de la source sensiblement au niveau du premier réflecteur secondaire, et étant muni d'un dispositif d'extension et de rétraction linéaire du deuxième réflecteur secondaire.
9. Antenne selon la revendication 1, dans laquelle le deuxième réflecteur secondaire du guide d'ondes est convexe.
10. Antenne selon la revendication 1, dans laquelle le deuxième réflecteur secondaire du guide d'ondes est dichroîque.
11. Antenne selon la revendication 10, dans laquelle ladite source est fixe.
12. Antenne selon la revendication 1, dans laquelle ladite source émet en direction dudit premier réflecteur parabolique, et ledit deuxième réflecteur parabolique reçoit un faisceau paralèle résultant.
13. Antenne selon la revendication 12, dans laquelle ledit deuxième réflecteur est concave.
14. Antenne selon la revendication 12, dans laquelle ladite source et ledit réflecteur principal sont fixes, et ledit deuxième réflecteur secondaire est mobile le long dudit axe du guide d'onde, assurant ainsi une modifica-tion et par conséquent un balayage d'un faisceau de sortie obtenu 3 partir du réflecteur principal.
15. Antenne selon la revendication 1, 12 ou 14, dans laquelle ladite source et ledit réflecteur principal sont fixes et ledit axe dudit guide d'onde qui est un axe d'alignement pour le premier et le deuxième réflecteur secondaire est entrainé en rotation autour dudit axe de la source.
16. Antenne selon la revendication 2, dans laquelle ledit bras est rigide et télescopique, ce bras étant articulé autour dudit axe de la source.
17. Antenne selon la revendication 14, dans laquelle il est prévu deux réflecteurs principaux, alimentés par deux sources distinctes à travers deux guides d'ondes correspondants, pour chaque réflecteur principal étant prévue respectivement, une source additionnelle fonction-nant dans une gamme d'onde différente de celle desdites deux sources distinctes, ladite source additionnelle de chaque réflecteur principal étant montée au bout d'un bras articulé
à un module fixe, lesdites sources additionnelles se déplaçant dans un plan focal des réflecteurs principaux.
à un module fixe, lesdites sources additionnelles se déplaçant dans un plan focal des réflecteurs principaux.
18. Satellite-relais de communication ayant une antenne à grand balayage pour un fonctionnement dans la gamme hyperfréquence, ladite antenne comprenant:
- une source pour émettre une énergie électromagnetique hyperfréquence, cette source ayant un axe le long duquel ladite énergie circule, - un réflecteur principal fixe par rapport à ladite source, - au moins un guide d'onde entre ladite source et ledit réflecteur principal, ledit guide d'onde coupant ledit axe de ladite source et comprenant un premier et un deuxième réflecteur parabolique secondaire, espacés l'un de l'autre, ce guide d'onde ayant un axe le long duquel ladite énergie circule, lesdits réflecteurs secondaires étant alignés selon ledit axe dudit guide d'onde, des moyens étant prévus pour varier l'espacement relatif desdits réflecteurs secondaires le long dudit guide d'onde, ledit guide d'onde étant rotatif le long dudit axe de ladite source pour un déplacement angulaire dudit guide d'onde par rapport audit réflecteur principal.
- une source pour émettre une énergie électromagnetique hyperfréquence, cette source ayant un axe le long duquel ladite énergie circule, - un réflecteur principal fixe par rapport à ladite source, - au moins un guide d'onde entre ladite source et ledit réflecteur principal, ledit guide d'onde coupant ledit axe de ladite source et comprenant un premier et un deuxième réflecteur parabolique secondaire, espacés l'un de l'autre, ce guide d'onde ayant un axe le long duquel ladite énergie circule, lesdits réflecteurs secondaires étant alignés selon ledit axe dudit guide d'onde, des moyens étant prévus pour varier l'espacement relatif desdits réflecteurs secondaires le long dudit guide d'onde, ledit guide d'onde étant rotatif le long dudit axe de ladite source pour un déplacement angulaire dudit guide d'onde par rapport audit réflecteur principal.
19. Satellite-relais selon la revendication 18, dans lequel ledit guide d'onde est constitué par un bras sur lequel sont montés espacés l'un de l'autre lesdits deux réflecteurs secondaires.
20. Satellite-ralais selon la revendication 18, dans lequel ledit guide d'onde est variable en longueur pour modifier l'espacement relatif entre lesdits deux réflecteurs secondaires.
21. Satellite-relais selon la revendication 20, dans lequel l'antenne comprend deux guides d'ondes chacun constitué d'un élément télescopique, un desdits réflecteurs secondaires étant monté sur chacun desdits éléments télesco-piques, ladite antenne comprenant en outre des moyens pour déplacer lesdits éléments télescopiques l'un par rapport à
l'autre et pour assurer la rotation desdites deux guides d'ondes.
l'autre et pour assurer la rotation desdites deux guides d'ondes.
22. Satellite-relais selon la revendication 18, dans lequel ledit guide d'onde est généralement pasitionné
normalement par rapport audit axe de ladite source et dans laquelle ledit guide d'onde se déplace en rotation dans un plan normal audit axe de la source.
normalement par rapport audit axe de ladite source et dans laquelle ledit guide d'onde se déplace en rotation dans un plan normal audit axe de la source.
23. Satellite-relais selon la revendication 18, 21 ou 22, dans lequel l'antenne comprend un troisième réflecteur secondaire entre lesdits prsmier et deuxième réflecteurs secondaires du guide d'onde, ledit troisième réflecteur secondaire étant un réflecteur dichroîque en alignement avec lesdits premier et deuxième réflecteurs secondaires.
24. Satellite-relais selon la revendication 18, dans lequel ladite source émettant ladite énergie électro-magnétique hyperfréquence est une première source, ladite antenne comprenant en outre une deuxième source pour émettre une énergie électromagnétique hyperfréquence qui est indépendante de ladite première source.
25. Satellite-relais selon la revendication 18, 20 ou 24, dans lequel ladite antenne est repliable en configuration de lancement.
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