CA2056774A1 - Antenne emission reconfigurable - Google Patents
Antenne emission reconfigurableInfo
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- CA2056774A1 CA2056774A1 CA 2056774 CA2056774A CA2056774A1 CA 2056774 A1 CA2056774 A1 CA 2056774A1 CA 2056774 CA2056774 CA 2056774 CA 2056774 A CA2056774 A CA 2056774A CA 2056774 A1 CA2056774 A1 CA 2056774A1
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- spots
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
- H01Q25/007—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns using two or more primary active elements in the focal region of a focusing device
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
Abstract
L'invention concerne une antenne émission reconfigurable comprenant un réflecteur focalisant l'énergie, un réseau de sources élémentaires situé dans la zone focale du réflecteur, de manière à réaliser la synthèse du champ électromagnétique dans cette zone, dans laquelle la réalisation d'un spot résulte du rayonnement d'un nombre fixe et identique de sources pour tous les spots; une source participant au plus au rayonnement d'un spot; une commutation haut niveau permettant de reconfigurer les spots en sélectionnant les sources participant à un spot donné. La présente invention peut être appliquée au domaine des télécommunications spatiales.
Description
2~77~
Antenne émission reconfigurable L'invention se rapporte à une antenne émission reconfigurable multiaccès et multispot.
Dans le cas général des missions spatiales, l'évolution des transmissions satellite vers des utilisateurs à capacité réduite, implique une augmentation de la qualité de réception du segment embarqué. Cette augmentation de capacité est obtenue par l'accroissement des gains d'antenne bord, ce qui a pour effet de réduire leurs couvertures.
Ces réductions de couverture nécessitent, pour assurer la continuité du service, de générer plusieurs faisceaux : De telles couvertures multispots rendent possibles une meilleure ges-tion des capacités bord en fonction :
- de densités différentes de traffic, - d'évolutions dans le temps des densités de traffic.
Pour un système de satellites à couverture mondiale, il est avantageux de pouvoir remplacer un satellite défaillant, ou en f`in de vie, par un satellite occupant une autre position orbitale. Ce qui a pour effet de nécessiter des couvertures multispots reconfigurables~
Les antennes actives de type réseau à rayonnement direct ou réseau focal permettent de solutionner de tels problèmes de reconfigurabilité de couverture et d'échange de capacité entre spots. EIles présentent, toutefois, l'inconvénient d'une complexité
importante. Elles permettent, de plus, un échange de puissance et une reconfigurabilité réduite. ~ -Ainsi une demande de brevet français, déposée le 18 Mars 1988 sous le numéro 8803547, décrit une antenne à reconfiguration électronique en émission comprenant un réflecteur focalisant 30 l'énergie, un réseau de sources élémentaires situé dans la zone focale de ce réflecteur, une électronique d'alimentation et de commande comprenant un premier et un second coupleurs généralisés disposés de part et d'autre de plusieurs amplificateurs, et des circuits de formation de faisceau correspondant chacun à un falsceau émia; l'amplitude et la phase relative dea signaux sortant ' ' . ' ' . ' ' ' ' . ' -: , . . -: : .
. ~ . .: . :
, de ces circuits étant contrôlés respectivement par un déphaseur réglable et un atténuateur réglable.
Ce type de solution présente l'inconvénient d'une reconfigurabilité limitée à des spots générés par des sources ou des groupes de sources distincts.
L'objet de la présente invention est d'offrir la souplesse d'échange de traffic et de reconfiguration, nécessitée pour les missions citées, sans présenter les inconvénients des solutions précédentes.
Elle propose à cet effet une antenne émission reconfigurable comprenant un réflecteur focalisant l'énergie, un reseau de sources élémentaires situé dans la zone focale du réflecteur, de manière à
réaliser la synthèse du champ électromagnétique dans cette zone, caractérisée en ce que en ce que la réalisation d'un spot (SPi) résulte du rayonnement d'un nombre fixe et identique de sources pour tous les spots; une source participant au plus au rayonnement d'un spot et en ce qu'une commutation haut niveau permet de reconfigurer les spots en sélectionnant les sources participant à
un spot donné.
Avantage~lsement une telle antenne permet d'échanger de la puissance entre plusieurs spots avec un rendement d'amplification optimum tout en permettant de les reconfigurer.
Chaque spot étant constitué de la juxtaposition des faisceaux de n sources (par exemple 3), chacune de ces sources et tous les connecteurs associés supportent la puissance transmise par le spot divisée par n.
Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées sur lesquelles :
- la figure 1 illustre schématiquement une antenne à balayage de l'art connu;
la figure 2 illustre le fonctionnement de l'antenne selon l'invention ;
- les figures 3 à 5 illustrent schématiquement plusieurs 35 réalisations d'une électronique d'alimentation et de commande de 2~3~67~
l'antenne selon l'invention.
L'antenne de l'art connu représentée à la figure 1, oomprend un réflecteur parabolique 10 excentré illuminé par un réseau plan 11 de sources situé au voisinage du foyer F du réflecteur, le réseau 12 représentant un réseau de sources virtuelles, correspondant à ce réseau plan 11. Dans cette antenne, on joue uniquement sur la phase de chaque source élémentaire; ce qui permet de réaliser la synthèse optimale de chaque source élémentaire comme si elle était au foyer F du réflecteur. Un tel fonctionnement permet de réaliser une antenne dont le gain ne dépend pas de la direction de pointage, tOIIt en maintenant fixes le réflecteur 10 et le réseau ll de sources élémentaires.
Lorsque la couverture spécifiée est réalisée en utilisant plusieurs spots, la performance de directivité antenne est définie par le niv0au de recouvrement des spots.
Dans l'antenne multlaccès e-t multispots selon l'invention, la génération d'un spot résulte du rayonnemen-t de n sources par exemple 3, situées dans un réseau plan voisin du foyer F du réflecteur . Ce~nombre est identique pour tous les spots, une source participant, au plus, au rayonnement d'un seul spot.
Sur la figure 2 est représenté un spot à deux instants successifs~ soient SPl et SPl', en conservant par exemple une source S13 commune à ces deux spots.
La description ci-après de;la figure 3 est destinée à
faciliter la compréhension de l'invention. Dans ce but on relate le routage et~le rayonnement d~'un~signal injecté à une entrée El du bloc diagramme du sous-système antenne selon l'invention.
Soit le signal El à la~première entrée du sous~système. Ce signal E1 est amp1ifié avec un gain d'amplification controlable par 30 ~l'amplificateur à~gain~variable~18. Ce signal amplifié est divisé, ~en trois composantes~Ell, E12,El3,~d'égale amplitude, dans le diviseur 26. Chacune de ces trois composantes Ell,E12,E13 est routée respectivement vers l'une des trois entrées el1, el2, el3 de trois blocs 20 d'amplification~forte puissance.
Le signa1 Ell est divisé en quatre composantes d'égaIe ~ -':
' ':
_4_ ~0~677~
amplitude par le coupleur 21. Ces composantes sont amplifiées par les quatre amplificateurs 23, recombinées par le coupleur 22, et routées vers la sortie S11.
De manière identique les composantes E12 et E13 sont amplifiées et routées vers les sorties S12 et S13.
Ainsi les signaux E11, E12 et E13 sont routés vers les éléments rayonnants S11, S21,S32 respectivement au travers des matrices de commutation 24. Le rayonnement par ces sources S11,S21, et S32 des signaux E1, E2 et E3 constitue la couverture SP1 par les trois spots élémentaires sp1l, sp2l, sp32.
On peut alors effectuer une modification de couverture et, à
titre d'exemple, pour le signal E1, la zone de rayonnement de l'antenne soit la couverture SP1 es-t modifiable en une zone correspondant à la couverture SP1 (sp12, sp21, sp31) respectivement les sources (S11, S en S S ) Cette commutation correspond a une reconfiguration de deux matrices de commutation 24; La dernière matrice n'étant pas reconfigurée. Cette reconfiguration d'antenne n'affecte pas le fonctionnement des amplificateurs 23.
Dans un fonctionnement multispot (SP1, SP2), de rnanière identique au fonctionnement décrit ci-dessus pour un signal injecté
à la première entrée du sous-système, un deuxième signal peut être injecté de manière simultanée à la seconde entrée sans que le fonctionnement pour le premier signal ne soit affecté.
La restriction pour ce second signal est qu'il n'utilise pas les sources de rayonnement utilisées pour le premier signal.
Ainsi ce système à étages amplificateurs 20 à deux entrées est compatible de deux signaux rayonnés simultanément si et seulement si les sources utilisées par ces deux signaux à un instant donné
Antenne émission reconfigurable L'invention se rapporte à une antenne émission reconfigurable multiaccès et multispot.
Dans le cas général des missions spatiales, l'évolution des transmissions satellite vers des utilisateurs à capacité réduite, implique une augmentation de la qualité de réception du segment embarqué. Cette augmentation de capacité est obtenue par l'accroissement des gains d'antenne bord, ce qui a pour effet de réduire leurs couvertures.
Ces réductions de couverture nécessitent, pour assurer la continuité du service, de générer plusieurs faisceaux : De telles couvertures multispots rendent possibles une meilleure ges-tion des capacités bord en fonction :
- de densités différentes de traffic, - d'évolutions dans le temps des densités de traffic.
Pour un système de satellites à couverture mondiale, il est avantageux de pouvoir remplacer un satellite défaillant, ou en f`in de vie, par un satellite occupant une autre position orbitale. Ce qui a pour effet de nécessiter des couvertures multispots reconfigurables~
Les antennes actives de type réseau à rayonnement direct ou réseau focal permettent de solutionner de tels problèmes de reconfigurabilité de couverture et d'échange de capacité entre spots. EIles présentent, toutefois, l'inconvénient d'une complexité
importante. Elles permettent, de plus, un échange de puissance et une reconfigurabilité réduite. ~ -Ainsi une demande de brevet français, déposée le 18 Mars 1988 sous le numéro 8803547, décrit une antenne à reconfiguration électronique en émission comprenant un réflecteur focalisant 30 l'énergie, un réseau de sources élémentaires situé dans la zone focale de ce réflecteur, une électronique d'alimentation et de commande comprenant un premier et un second coupleurs généralisés disposés de part et d'autre de plusieurs amplificateurs, et des circuits de formation de faisceau correspondant chacun à un falsceau émia; l'amplitude et la phase relative dea signaux sortant ' ' . ' ' . ' ' ' ' . ' -: , . . -: : .
. ~ . .: . :
, de ces circuits étant contrôlés respectivement par un déphaseur réglable et un atténuateur réglable.
Ce type de solution présente l'inconvénient d'une reconfigurabilité limitée à des spots générés par des sources ou des groupes de sources distincts.
L'objet de la présente invention est d'offrir la souplesse d'échange de traffic et de reconfiguration, nécessitée pour les missions citées, sans présenter les inconvénients des solutions précédentes.
Elle propose à cet effet une antenne émission reconfigurable comprenant un réflecteur focalisant l'énergie, un reseau de sources élémentaires situé dans la zone focale du réflecteur, de manière à
réaliser la synthèse du champ électromagnétique dans cette zone, caractérisée en ce que en ce que la réalisation d'un spot (SPi) résulte du rayonnement d'un nombre fixe et identique de sources pour tous les spots; une source participant au plus au rayonnement d'un spot et en ce qu'une commutation haut niveau permet de reconfigurer les spots en sélectionnant les sources participant à
un spot donné.
Avantage~lsement une telle antenne permet d'échanger de la puissance entre plusieurs spots avec un rendement d'amplification optimum tout en permettant de les reconfigurer.
Chaque spot étant constitué de la juxtaposition des faisceaux de n sources (par exemple 3), chacune de ces sources et tous les connecteurs associés supportent la puissance transmise par le spot divisée par n.
Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées sur lesquelles :
- la figure 1 illustre schématiquement une antenne à balayage de l'art connu;
la figure 2 illustre le fonctionnement de l'antenne selon l'invention ;
- les figures 3 à 5 illustrent schématiquement plusieurs 35 réalisations d'une électronique d'alimentation et de commande de 2~3~67~
l'antenne selon l'invention.
L'antenne de l'art connu représentée à la figure 1, oomprend un réflecteur parabolique 10 excentré illuminé par un réseau plan 11 de sources situé au voisinage du foyer F du réflecteur, le réseau 12 représentant un réseau de sources virtuelles, correspondant à ce réseau plan 11. Dans cette antenne, on joue uniquement sur la phase de chaque source élémentaire; ce qui permet de réaliser la synthèse optimale de chaque source élémentaire comme si elle était au foyer F du réflecteur. Un tel fonctionnement permet de réaliser une antenne dont le gain ne dépend pas de la direction de pointage, tOIIt en maintenant fixes le réflecteur 10 et le réseau ll de sources élémentaires.
Lorsque la couverture spécifiée est réalisée en utilisant plusieurs spots, la performance de directivité antenne est définie par le niv0au de recouvrement des spots.
Dans l'antenne multlaccès e-t multispots selon l'invention, la génération d'un spot résulte du rayonnemen-t de n sources par exemple 3, situées dans un réseau plan voisin du foyer F du réflecteur . Ce~nombre est identique pour tous les spots, une source participant, au plus, au rayonnement d'un seul spot.
Sur la figure 2 est représenté un spot à deux instants successifs~ soient SPl et SPl', en conservant par exemple une source S13 commune à ces deux spots.
La description ci-après de;la figure 3 est destinée à
faciliter la compréhension de l'invention. Dans ce but on relate le routage et~le rayonnement d~'un~signal injecté à une entrée El du bloc diagramme du sous-système antenne selon l'invention.
Soit le signal El à la~première entrée du sous~système. Ce signal E1 est amp1ifié avec un gain d'amplification controlable par 30 ~l'amplificateur à~gain~variable~18. Ce signal amplifié est divisé, ~en trois composantes~Ell, E12,El3,~d'égale amplitude, dans le diviseur 26. Chacune de ces trois composantes Ell,E12,E13 est routée respectivement vers l'une des trois entrées el1, el2, el3 de trois blocs 20 d'amplification~forte puissance.
Le signa1 Ell est divisé en quatre composantes d'égaIe ~ -':
' ':
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amplitude par le coupleur 21. Ces composantes sont amplifiées par les quatre amplificateurs 23, recombinées par le coupleur 22, et routées vers la sortie S11.
De manière identique les composantes E12 et E13 sont amplifiées et routées vers les sorties S12 et S13.
Ainsi les signaux E11, E12 et E13 sont routés vers les éléments rayonnants S11, S21,S32 respectivement au travers des matrices de commutation 24. Le rayonnement par ces sources S11,S21, et S32 des signaux E1, E2 et E3 constitue la couverture SP1 par les trois spots élémentaires sp1l, sp2l, sp32.
On peut alors effectuer une modification de couverture et, à
titre d'exemple, pour le signal E1, la zone de rayonnement de l'antenne soit la couverture SP1 es-t modifiable en une zone correspondant à la couverture SP1 (sp12, sp21, sp31) respectivement les sources (S11, S en S S ) Cette commutation correspond a une reconfiguration de deux matrices de commutation 24; La dernière matrice n'étant pas reconfigurée. Cette reconfiguration d'antenne n'affecte pas le fonctionnement des amplificateurs 23.
Dans un fonctionnement multispot (SP1, SP2), de rnanière identique au fonctionnement décrit ci-dessus pour un signal injecté
à la première entrée du sous-système, un deuxième signal peut être injecté de manière simultanée à la seconde entrée sans que le fonctionnement pour le premier signal ne soit affecté.
La restriction pour ce second signal est qu'il n'utilise pas les sources de rayonnement utilisées pour le premier signal.
Ainsi ce système à étages amplificateurs 20 à deux entrées est compatible de deux signaux rayonnés simultanément si et seulement si les sources utilisées par ces deux signaux à un instant donné
3~ sont distinctes.
I1 est, bien entendu, possible de généraliser ce concept à m spots : Une réalisation d'une électronique d'alimentation et de commande d'une telle antenne selon l'invention, telle que , .' . :
5- 2~77~
représenté à la figure 4, comporte alors :
- m entrées El à E correspondant à m spots SPl à SPm délimitant m couvertures sur la surface terrestre; un amplificateur variable 18 étant disposé sur chacune de ces entrées;
- un nombre n de voies; n correspondant au nombra de sources par spot. (n = 3 sur la figure 3) - et sur chaque voie (Vi) :
. un étage d'amplificateur 20 à m entrées correspondant aux m entrées El à E et m sorties comprenant un premier et un second coupleurs généralisés 21 et 22 disposés de part et d'autre de f amplificateurs 23 disposés en parallèle;
. un circuit 24 de connexion et de commutation haut niveau permettant de faire correspondre à chaque spot SPl...SPm n sources élémentaires; Ce circuit étant formé d'un certain nombre de liaisons fixes, et d'un certain nombre de commutateurs pour permettre des liaisons entrées-sorties variables ou non dans le temps;
. p filtres 25 disposés en série entre les p sorties du circuit 24 et p sources Sij du réseau correspondant à cette voie Vi.
L'étage d'amplification 20 comprend un premier et un second coupleurs généralisés 21 et 22 ? respectivement formés d'une association de coupleurs hybrides, de part et d'autre d'amplificateurs 23 de telle façon que chaque entrée du premier coupleur 21 soit répartie sur tous les amplificateurs 23. Dans cet ét~age d'amplification 20~un signal appliqué à Ia première entrée, pàr exemple, ressort amplifié sur la première sortie. Ainsi si un :: : :
signal est appliqué à liune~des entrées d'un étage (de rang i par exemple), à~la sortie correspondante (de rang i) le signal sera amplifié par tous les amplificateurs et aucune autre sortie ne recevra de signal à un niveau significatif. Les amplificateurs de puissance 23 reçoivent sur~leurs entrées respectives un signal provenant de cha~ue~faisceau, à un niveau quasi-identique. On obtient une répartition de~charge quasi-uniforme sur toutes les entrées des amplificateurs 23. On reconstitue ensuite les signaux à
:: : : :
: ~ .
. .
:: . .
.
.
' ' ' - ' ' ', ' :.
-6- ~0~7~ :
l'aide du deuxième coupleur généralisé 22 qui a une structure inverse de celle du premier. Les amplificateurs 23 ont ainsi une puissance d'entrée constante et peuvent ainsi fonctionner à leur capacité nominale.
Cet arrangement 20 de coupleurs hybrides et d'amplificateurs est connu de l'homme de l'art sous le vocable de "amplificateur multiport". Pour ce type d'étage amplificateur, si on considère une somme constante de puissance des signaux d'entrées non cohérents, la charge d'entrée des amplificateurs est constante quelque soit la répartition des signaux d'entrées. D'autre part, cette distribution est reproduite en sortie de l'étage.
Le nombre p de sources Sij correspondant à une voie Vi peut etre égal ou supérieur au nombre m de sorties de l'étage amplificateur 20.
Chaque spot SPi étant réalisé avec un nombre constant n de sourcesl par exemple 3, ces n sources, pour des raisons de non cohérences des signaux dans les étages multiports, sont connectées à n étages "multiport" 20.
Comme représenté sur la figure 4 on peut regrouper tous les premiers coupleurs 21 en un seul, et par conséquence après les amplicateurs 23 on divise chaque sortie d'amplificateur pour alimenter les seconds coupleurs 22. Ainsi la tenue en puissance des étages forte puissance est respectçe.
Ainsi, un accès Ei de spot SPi du coupleur d'entrée correspond ;
~25 à n acces antenne. Le rayonnement du faisceau correspondant à ce spot SPi est obtenu par la connexion au travers du circuit 24 correspondant à~une matrlce de commuta-tion de chacun de ces n accès aux n sources du réseau primaire correspondant à la couverture à
réaliser. Une reconfiguration de couverture pour ce spot est donc obtenue par la commutation de une, deux ....ou n sources : Sur la figure 2 par exemple, avec n éeal à trois le passage en deux instants successifs du spot SPl au spot SPl' nécessitant la commutation de deux sources.
Un avantage d'lm tel système est d'assurer un échange optimum de capacité : A avo`r que la somme des puiæsances répartie dans ' ' :~ , ' ,' ~ ' ' .' :
.' , ::
_7_ 2~77~
les spots quels que soient les ratios rela-tifs de répartition, est égale à la puissance maximale disponible.
Il convient par ailleurs de réduire le rayonnement d'un spot sur des spots voisins induit par une illumination uniforme des sources.
La solution adoptée est de superposer le rayonnement principal des sources au rayonnement d'au moins une source supplémentaire S' d'isolation telle que représentée sur la figure 4. De telles sources S' ont une position dans le réseau, telle que leur rayonnement puisse agir de manière prépondérante dans la zone à
isoler. On assure ainsi l'isolation en utilisant une source S' d'annulation extérieure aux sources du réseau commuté. On règle l'amplitude (27) et la phase (28) de celle-ci pour obtenir une énergie en opposition de phase et de même amplitude à celle que l'on veut annuler.
Ainsi en respectant des lois extérieures telle que l'énergie du rayonnement principal (n sources) et les rayonnements des sources supplémentaires soient minimums dans les zones à isoler, il est possible d'être compatible des exigences d'isolation. Le niveau relatif source principale/source d'isolation, est généralement inférieur à 12 dB, ce qui permet de dériver une faible partie de l'énergie du faisceau concerné avant l'étage amplificateur; le réglage fin d'amplitude et de phase étant assuré par le déphaseur 28 et l'atténuateur variable 27.
Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et que l'on pourra remplacer ses éléments constitutifs par des éléments équivalents sans, pour autant, sortir du cadre de l'invention.
:~
:~0 , , :
' ' ' ' : , ' ' . . : ' ' :' : ' '~
,
I1 est, bien entendu, possible de généraliser ce concept à m spots : Une réalisation d'une électronique d'alimentation et de commande d'une telle antenne selon l'invention, telle que , .' . :
5- 2~77~
représenté à la figure 4, comporte alors :
- m entrées El à E correspondant à m spots SPl à SPm délimitant m couvertures sur la surface terrestre; un amplificateur variable 18 étant disposé sur chacune de ces entrées;
- un nombre n de voies; n correspondant au nombra de sources par spot. (n = 3 sur la figure 3) - et sur chaque voie (Vi) :
. un étage d'amplificateur 20 à m entrées correspondant aux m entrées El à E et m sorties comprenant un premier et un second coupleurs généralisés 21 et 22 disposés de part et d'autre de f amplificateurs 23 disposés en parallèle;
. un circuit 24 de connexion et de commutation haut niveau permettant de faire correspondre à chaque spot SPl...SPm n sources élémentaires; Ce circuit étant formé d'un certain nombre de liaisons fixes, et d'un certain nombre de commutateurs pour permettre des liaisons entrées-sorties variables ou non dans le temps;
. p filtres 25 disposés en série entre les p sorties du circuit 24 et p sources Sij du réseau correspondant à cette voie Vi.
L'étage d'amplification 20 comprend un premier et un second coupleurs généralisés 21 et 22 ? respectivement formés d'une association de coupleurs hybrides, de part et d'autre d'amplificateurs 23 de telle façon que chaque entrée du premier coupleur 21 soit répartie sur tous les amplificateurs 23. Dans cet ét~age d'amplification 20~un signal appliqué à Ia première entrée, pàr exemple, ressort amplifié sur la première sortie. Ainsi si un :: : :
signal est appliqué à liune~des entrées d'un étage (de rang i par exemple), à~la sortie correspondante (de rang i) le signal sera amplifié par tous les amplificateurs et aucune autre sortie ne recevra de signal à un niveau significatif. Les amplificateurs de puissance 23 reçoivent sur~leurs entrées respectives un signal provenant de cha~ue~faisceau, à un niveau quasi-identique. On obtient une répartition de~charge quasi-uniforme sur toutes les entrées des amplificateurs 23. On reconstitue ensuite les signaux à
:: : : :
: ~ .
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l'aide du deuxième coupleur généralisé 22 qui a une structure inverse de celle du premier. Les amplificateurs 23 ont ainsi une puissance d'entrée constante et peuvent ainsi fonctionner à leur capacité nominale.
Cet arrangement 20 de coupleurs hybrides et d'amplificateurs est connu de l'homme de l'art sous le vocable de "amplificateur multiport". Pour ce type d'étage amplificateur, si on considère une somme constante de puissance des signaux d'entrées non cohérents, la charge d'entrée des amplificateurs est constante quelque soit la répartition des signaux d'entrées. D'autre part, cette distribution est reproduite en sortie de l'étage.
Le nombre p de sources Sij correspondant à une voie Vi peut etre égal ou supérieur au nombre m de sorties de l'étage amplificateur 20.
Chaque spot SPi étant réalisé avec un nombre constant n de sourcesl par exemple 3, ces n sources, pour des raisons de non cohérences des signaux dans les étages multiports, sont connectées à n étages "multiport" 20.
Comme représenté sur la figure 4 on peut regrouper tous les premiers coupleurs 21 en un seul, et par conséquence après les amplicateurs 23 on divise chaque sortie d'amplificateur pour alimenter les seconds coupleurs 22. Ainsi la tenue en puissance des étages forte puissance est respectçe.
Ainsi, un accès Ei de spot SPi du coupleur d'entrée correspond ;
~25 à n acces antenne. Le rayonnement du faisceau correspondant à ce spot SPi est obtenu par la connexion au travers du circuit 24 correspondant à~une matrlce de commuta-tion de chacun de ces n accès aux n sources du réseau primaire correspondant à la couverture à
réaliser. Une reconfiguration de couverture pour ce spot est donc obtenue par la commutation de une, deux ....ou n sources : Sur la figure 2 par exemple, avec n éeal à trois le passage en deux instants successifs du spot SPl au spot SPl' nécessitant la commutation de deux sources.
Un avantage d'lm tel système est d'assurer un échange optimum de capacité : A avo`r que la somme des puiæsances répartie dans ' ' :~ , ' ,' ~ ' ' .' :
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les spots quels que soient les ratios rela-tifs de répartition, est égale à la puissance maximale disponible.
Il convient par ailleurs de réduire le rayonnement d'un spot sur des spots voisins induit par une illumination uniforme des sources.
La solution adoptée est de superposer le rayonnement principal des sources au rayonnement d'au moins une source supplémentaire S' d'isolation telle que représentée sur la figure 4. De telles sources S' ont une position dans le réseau, telle que leur rayonnement puisse agir de manière prépondérante dans la zone à
isoler. On assure ainsi l'isolation en utilisant une source S' d'annulation extérieure aux sources du réseau commuté. On règle l'amplitude (27) et la phase (28) de celle-ci pour obtenir une énergie en opposition de phase et de même amplitude à celle que l'on veut annuler.
Ainsi en respectant des lois extérieures telle que l'énergie du rayonnement principal (n sources) et les rayonnements des sources supplémentaires soient minimums dans les zones à isoler, il est possible d'être compatible des exigences d'isolation. Le niveau relatif source principale/source d'isolation, est généralement inférieur à 12 dB, ce qui permet de dériver une faible partie de l'énergie du faisceau concerné avant l'étage amplificateur; le réglage fin d'amplitude et de phase étant assuré par le déphaseur 28 et l'atténuateur variable 27.
Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et que l'on pourra remplacer ses éléments constitutifs par des éléments équivalents sans, pour autant, sortir du cadre de l'invention.
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Claims (6)
1. Antenne émission reconfigurable multiaccès et multispot comprenant un réflecteur focalisant une énergie, un réseau de sources élémentaires situé dans une zone focale du réflecteur, de manière à réaliser une synthèse d'un champ électromagnétique dans cette zone, caractérisée par des spots où chaque spot est constitué d'une juxtaposition d'un nombre n fixe et identique de faisceaux issus de n sources;
chacune des sources et des connecteurs associés supportant une puissance transmise par le spot correspondant divisée par ce nombre n; une des sources participant au plus au rayonnement d'un des spots; et en ce qu'une commutation haut niveau permet de reconfigurer chacun des spots en sélectionnant des sources participant à celui-ci.
chacune des sources et des connecteurs associés supportant une puissance transmise par le spot correspondant divisée par ce nombre n; une des sources participant au plus au rayonnement d'un des spots; et en ce qu'une commutation haut niveau permet de reconfigurer chacun des spots en sélectionnant des sources participant à celui-ci.
2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une électronique d'alimentation et de contrôle comprenant:
- m entrées correspondant à m spots délimitant m couvertures sur une surface terrestre; un amplificateur variable étant disposé sur chacune de ces entrées; et - un nombre n de voies; n correspondant à un nombre de sources par spot;
- et sur chacune des voies . un étage d'amplification comprenant des amplificateurs, à m entrées et m sorties;
. un circuit de connexion et de commutation haut niveau permettant de faire correspondre à chacun des spots n sources élémentaires; et . p filtres disposés en parallèle entre p sorties du circuit de connexion et de commutation et p sources du réseau.
- m entrées correspondant à m spots délimitant m couvertures sur une surface terrestre; un amplificateur variable étant disposé sur chacune de ces entrées; et - un nombre n de voies; n correspondant à un nombre de sources par spot;
- et sur chacune des voies . un étage d'amplification comprenant des amplificateurs, à m entrées et m sorties;
. un circuit de connexion et de commutation haut niveau permettant de faire correspondre à chacun des spots n sources élémentaires; et . p filtres disposés en parallèle entre p sorties du circuit de connexion et de commutation et p sources du réseau.
3. Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'étage d'amplification comprend un premier et un second coupleurs généralisés disposés de part et d'autre d'amplificateurs en parallèle, de telle façon qu'un signal appliqué à une première entrée ressorte amplifié sur une première sortie.
4. Antenne selon la revendication 3, caractérisée en ce que le premier et le second coupleurs généralisés sont respectivement formés d'une association de coupleurs hybrides, de telle façon que chaque entrée du premier coupleur soit répartie sur tous les amplificateurs et sur des sorties des coupleurs hybrides du premier coupleur généralisé, le second coupleur généralisé ayant une structure inverse de celle du premier.
5. Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle ne comporte pour toutes les voies qu'un seul premier coupleur généralisé, et en ce qu'une sortie de chacun des amplificateurs peut être relié vers une même entrée de n seconds coupleurs généralisés.
6. Antenne selon la revendication 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisée en ce qu'il comprend au moins une source supplémentaire d'isolation.
Applications Claiming Priority (2)
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Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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- 1991-11-29 JP JP31685691A patent/JPH04291503A/ja active Pending
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| DE69117888T2 (de) | 1996-07-25 |
| EP0488101A1 (fr) | 1992-06-03 |
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