EP1271689A1 - Repointing system for an reflector antenna array - Google Patents

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EP1271689A1
EP1271689A1 EP02291507A EP02291507A EP1271689A1 EP 1271689 A1 EP1271689 A1 EP 1271689A1 EP 02291507 A EP02291507 A EP 02291507A EP 02291507 A EP02291507 A EP 02291507A EP 1271689 A1 EP1271689 A1 EP 1271689A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna
fourier transform
radiating elements
signal
phase shift
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02291507A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Cécile Guiraud
Hervé Legay
Maire-Laure Boucheret
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Alcatel CIT SA
Alcatel SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alcatel CIT SA, Alcatel SA filed Critical Alcatel CIT SA
Publication of EP1271689A1 publication Critical patent/EP1271689A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/40—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with phasing matrix
    • 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
    • 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
    • H01Q25/008—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 lens fed multibeam arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2658—Phased-array fed focussing structure

Definitions

  • the present invention relates to a repointing method for array antenna with reflector, and more particularly for array antenna reflector used on board a geostationary satellite.
  • the network antennas make it possible to form a or more radiation patterns using a set of elementary sources whose signals are combined by a device called beam forming network, digital or analog.
  • Antennas networks thus make it possible to simultaneously form several diagrams, that is to say to form a multi-beam cover, by applying several different feeding laws. These multi-beam covers are frequently used in the telecommunications sector, in particular by geostationary satellites.
  • the multibeam coverage of the network antennas used on board these satellites are made up of very fine beams, typically having a width of the order of degree.
  • a small depointing can induce strong variations in the radiated power in a given direction. Therefore, it is important that the score of these beams be very precise.
  • Pointing errors appearing during the use of satellites The difference is generally called the pointing error angular on each axis of a three-dimensional frame of reference between the position theoretical of the antenna (and / or its reflector) and its actual position.
  • Pointing errors are notably linked to instabilities on the one hand, to the relative errors of position of the antenna relative to the satellite on the other hand, and finally to internal deformations of the antenna, such as the original deformations reflector temperature.
  • the first two sources of error which cause an overall pointing error of all the spots formed by the antenna, are preponderant.
  • the satellite has attitude control systems; however, these only provide accuracy of the order of a tenth of a degree, that is to say insufficient in the case of geostationary satellites to coverage provided by multiple fine beams.
  • the antenna must by therefore have its own repointing system.
  • the network antennas used on board the satellites can be two main types, well known: direct radiation antennas and reflector antennas.
  • the received signal cannot not be expressed in simple analytical form, i.e. there is no direct relationship between the desired score and the feeding laws of radiant elements.
  • the solution currently being considered to correct the pointing error of these reflector array antennas is a mechanical solution: two to three motors control the position of the reflector, which is changed by so as to correct the pointing error, the latter involving, as we have seen, two to three possible axes of rotation.
  • the aim of the present invention is therefore to develop a repointing process for a reflector array antenna which allows get rid of the use of complex, expensive and bulky motors while ensuring sufficient precision, particularly required in the case of geostationary satellites.
  • a digital correction is therefore made of the signal sent or received by the antenna, instead of applying a correction mechanical.
  • the basic idea of the invention is based on the one hand on the fact that the offset of the antenna radiation pattern corresponds to a spatial offset (i.e. phase shift) of received (or transmitted) signals by the radiating elements at the focus of the reflector, and on the other hand on the fact that, thanks to the properties of the Fourier transform, the shift of the focal spot in the focal plane of the reflector is converted to simple multiplication by a phase.
  • Performing a direct or inverse Fourier transform after the product by the phase shift matrix allows to find signals equivalent to those actually received or emitted by the elements radiating from the antenna.
  • the method of the invention makes it possible to carry out a repointing simultaneous of all the beams of a reflector array antenna.
  • the sampling can be carried out after lowering of the radio frequency signal in intermediate band or base band.
  • the estimation of the depointing is carried out by a first order numeric loop from the known position of at least a fixed tag.
  • beam forming networks are devices having as many inputs as there are radiating elements, and as many outputs as there are beams to be formed.
  • beamforming by calculation is integrated into a processor digital (not shown) which also performs other functions of the payload such as for example demultiplexing of the input signal.
  • the actual beamforming is controlled by a processor control (not shown) which notably updates the coefficients of weighting.
  • the reception chain 12 consists of an analog part, intended to amplify the signal and to transpose the radio frequency to a compatible frequency of sampling, and of a block ensuring the sampling itself.
  • Digital sampling of the signals of each element radiant 11 keeps these signals available for processing to be performed (unlike analog beam former for which only the output is available).
  • the signals do not undergo only negligible degradations in front of degradations brought by the analog part of the chain.
  • the sampling digital allows the sampled signals to be used as many times as necessary by simple duplication of the signal, for example in treatments additional to the formation of beams, such as the treatment of process of the present invention which will be described in detail below.
  • the formation of beams by calculation therefore presents many advantages for payloads of telecommunications satellites, especially in the case of telecommunications antennas with coverage multi-beams such as those used in geostationary satellites. Indeed, in a beamforming network by calculation, the signal is losslessly copied for use in forming multiple beams, at instead of being divided, as is the case in analog devices.
  • the beamforming by calculation has already been used with a network antenna with reflector within the Thuraya satellite.
  • the signal received by the antenna cannot be expressed in simple analytical form.
  • the setting point of the method according to the invention therefore firstly requires to model the signal received to find the relation which links it to the “ideal” signal in function the antenna pointing error.
  • the deflection of the antenna along these two axes corresponds to a translation of the field radiated in the focal plane of the reflector 20, i.e. at a spatial offset of the signals received by the radiating elements.
  • the antenna deflection is equivalent to an offset of the angle of incidence apparent waves on the antenna.
  • Figure 3 the representation of the amplitude of the nominal radiated field in the focal plane P of the reflector 20 represented by the curve 30 in solid lines, and the amplitude of the radiated field offset in the focal plane P represented by the curve 30 'in broken lines.
  • the direction nominal of the incident wave on the reflector 20 is shown in line solid and referenced D in FIG. 3, and the offset direction of the incident wave due to the antenna pointing error is shown in line interrupted and referenced in Figure 3.
  • phase plane is also shown in FIG. 3 in solid lines. nominal ⁇ equivalent after inverse Fourier transform, and in line interrupted the shifted phase plane ⁇ '.
  • the product of this inverse Fourier transform of the signals received with the phase plan is done mathematically by the matrix product between the vector giving the components of the Fourier transform inverse of the signals collected by the radiating elements and the matrix corresponding to the phase shift.
  • the shifted phase plane is corrected to obtain a corrected phase plane ⁇ c (see FIG. 3), identical to the nominal phase plane ⁇ .
  • This phase shift matrix can be decomposed into the product of two matrices, corresponding to the phase slopes to be applied to compensate for the depointings respectively.
  • p x is the component of this phase shift matrix which is a function of ⁇ x
  • p y that which is a function of ⁇ y .
  • Each of these two matrices depends only on the position of the radiating elements, and on the slope to be applied along x and y.
  • This estimate is based on the following principle.
  • the amplitude and the phase of the signal seen by each of them vary according to of the propagation medium, but not the relative values of the amplitude and the phase of the two signals, which are a function only of the direction arrival of the wave.
  • the loop is locked on k 0 , so as to estimate p l , to a precision fixed by the user, and which must be chosen as a function of the noise floor, and of the precision which can be obtained on k 0 .
  • the invention therefore makes it possible to repoint all of the beams of a multi-beam type reflector array antenna at the same time.
  • the method according to the invention can be applied to both reception and transmission.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

The antenna network center setting method has a number of radiating elements forming a beam. The method estimates the offset of the radiating diagram from a phase offset matrix. The discrete inverse Fourier transform of samples is then calculated , the product of the phase offset and inverse Fourier transform calculated and the direct Fourier transform of the product found.

Description

La présente invention concerne un procédé de repointage pour antenne réseau à réflecteur, et plus particulièrement pour antenne réseau à réflecteur utilisée à bord d'un satellite géostationnaire.The present invention relates to a repointing method for array antenna with reflector, and more particularly for array antenna reflector used on board a geostationary satellite.

De manière connue, les antennes réseaux permettent de former un ou plusieurs diagrammes de rayonnement en utilisant un ensemble de sources élémentaires dont les signaux sont combinés par un dispositif appelé réseau formateur de faisceaux, numérique ou analogique. Les antennes réseaux permettent ainsi de former simultanément plusieurs diagrammes, c'est-à-dire de former une couverture multifaisceaux, par application de plusieurs lois d'alimentation différentes. Ces couvertures multifaisceaux sont fréquemment utilisées dans le domaine des télécommunications, notamment par les satellites géostationnaires.In known manner, the network antennas make it possible to form a or more radiation patterns using a set of elementary sources whose signals are combined by a device called beam forming network, digital or analog. Antennas networks thus make it possible to simultaneously form several diagrams, that is to say to form a multi-beam cover, by applying several different feeding laws. These multi-beam covers are frequently used in the telecommunications sector, in particular by geostationary satellites.

Compte tenu de l'altitude très élevée des satellites géostationnaires, la couverture multifaisceaux des antennes réseaux utilisées à bord de ces satellites est constituée de faisceaux très fins, ayant typiquement une largeur de l'ordre du degré. Pour des diagrammes aussi directifs, un faible dépointage peut induire de fortes variations dans la puissance rayonnée dans une direction donnée. Par conséquent, il est important que le pointage de ces faisceaux soit très précis. On requiert à l'heure actuelle une précision de pointage de l'ordre de 0,03°.Given the very high altitude of geostationary satellites, the multibeam coverage of the network antennas used on board these satellites are made up of very fine beams, typically having a width of the order of degree. For such directional diagrams, a small depointing can induce strong variations in the radiated power in a given direction. Therefore, it is important that the score of these beams be very precise. An accuracy of pointing of the order of 0.03 °.

Des erreurs de pointage apparaissant au cours de l'utilisation des satellites. On appelle de manière générale erreur de pointage la différence angulaire sur chaque axe d'un référentiel à trois dimensions entre la position théorique de l'antenne (et/ou de son réflecteur) et sa position réelle.Pointing errors appearing during the use of satellites. The difference is generally called the pointing error angular on each axis of a three-dimensional frame of reference between the position theoretical of the antenna (and / or its reflector) and its actual position.

Les erreurs de pointage sont notamment liées aux instabilités angulaires de la position du satellite d'une part, aux erreurs relatives de position de l'antenne par rapport au satellite d'autre part, et enfin aux déformations internes de l'antenne, telles que les déformations d'origine thermique du réflecteur. Le deux premières sources d'erreur, qui entraínent une erreur de pointage globale de tous les spots formés par l'antenne, sont prépondérantes.Pointing errors are notably linked to instabilities on the one hand, to the relative errors of position of the antenna relative to the satellite on the other hand, and finally to internal deformations of the antenna, such as the original deformations reflector temperature. The first two sources of error, which cause an overall pointing error of all the spots formed by the antenna, are preponderant.

Le satellite dispose de systèmes de contrôle d'attitude ; cependant, ces derniers n'assurent qu'une précision de l'ordre du dixième de degré, c'est-à-dire insuffisante dans le cas des satellites géostationnaires à couverture assurée par des faisceaux fins multiples. L'antenne doit par conséquent disposer d'un système de repointage qui lui est propre.The satellite has attitude control systems; however, these only provide accuracy of the order of a tenth of a degree, that is to say insufficient in the case of geostationary satellites to coverage provided by multiple fine beams. The antenna must by therefore have its own repointing system.

Les antennes réseaux utilisées à bord des satellites peuvent être de deux types principaux, bien connus : les antennes à rayonnement direct et les antennes à réflecteur.The network antennas used on board the satellites can be two main types, well known: direct radiation antennas and reflector antennas.

Pour les antennes à rayonnement direct, on dispose d'un modèle analytique simple du signal reçu par les éléments du réseau. La phase des signaux reçus par les éléments rayonnants est directement liée à la direction d'arrivée du signal incident. Le faisceau est repointé en additionnant en phase les signaux reçus par les différents éléments rayonnants et venant de la direction de pointage souhaitée. De la même manière, le repointage est donc effectué simplement en fonction de l'erreur de pointage mesurée ou estimée, en ajoutant la phase correspondant à l'erreur de pointage à la phase appliquée par la loi nominale.For direct radiation antennas, we have a model simple analysis of the signal received by network elements. The phase of signals received by the radiating elements is directly related to the direction arrival of the incident signal. The beam is repointed by adding in phase the signals received by the different radiating elements and coming from the desired pointing direction. Similarly, repointing is therefore carried out simply as a function of the pointing error measured or estimated, by adding the phase corresponding to the pointing error to the phase applied by nominal law.

En revanche, pour les antennes à réflecteur, le signal reçu ne peut pas être exprimé sous forme analytique simple, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de relation directe entre le pointage souhaité et les lois d'alimentation des éléments rayonnants.On the other hand, for reflector antennas, the received signal cannot not be expressed in simple analytical form, i.e. there is no direct relationship between the desired score and the feeding laws of radiant elements.

La solution actuellement envisagée pour corriger l'erreur de pointage de ces antennes réseaux à réflecteur est une solution mécanique : deux à trois moteurs commandent la position du réflecteur, qui est modifiée de manière à corriger l'erreur de pointage, cette dernière mettant en jeu, comme on l'a vu, deux à trois axes de rotation possibles.The solution currently being considered to correct the pointing error of these reflector array antennas is a mechanical solution: two to three motors control the position of the reflector, which is changed by so as to correct the pointing error, the latter involving, as we have seen, two to three possible axes of rotation.

Cette solution implique l'implantation de moteurs de très haute précision. Elle est donc encombrante et coûteuse. This solution involves the installation of very high motors precision. It is therefore bulky and expensive.

D'autre part, la modification de la position du réflecteur par rapport au réseau entraíne un changement de configuration de l'antenne qui peut avoir pour effet une dégradation des performances (due notamment à une moins bonne focalisation).On the other hand, changing the position of the reflector relative to the network causes a change in antenna configuration which can have the effect of degrading performance (due in particular to less good focus).

En outre, cette solution n'est pas suffisamment précise dans le cas de réflecteurs de grande taille.In addition, this solution is not sufficiently precise in the case large reflectors.

Enfin, cette solution nécessite l'utilisation d'antennes et récepteurs additionnels spécifiques dédiés à l'estimation de l'erreur de pointage.Finally, this solution requires the use of antennas and receivers specific additional dedicated to the estimation of the pointing error.

Le but de la présente invention est donc de mettre au point un procédé de repointage pour antenne réseau à réflecteur qui permette de s'affranchir de l'utilisation de moteurs complexes, coûteux et encombrants tout en assurant une précision suffisante, requise notamment dans le cas des satellites géostationnaires.The aim of the present invention is therefore to develop a repointing process for a reflector array antenna which allows get rid of the use of complex, expensive and bulky motors while ensuring sufficient precision, particularly required in the case of geostationary satellites.

La présente invention propose à cet effet un procédé de repointage pour antenne réseau à réflecteur, ladite antenne comprenant une pluralité d'éléments rayonnants et étant du type à formation de faisceaux par le calcul, de sorte que chaque signal reçu par ladite antenne est échantillonné ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes :

  • on estime le dépointage du diagramme de rayonnement de ladite antenne pour obtenir une matrice dite de déphasage,
  • on calcule la transformée de Fourier inverse discrète des échantillons de signal fournis par les éléments rayonnants,
  • on effectue un produit entre ladite matrice de déphasage et ladite transformée de Fourier inverse dudit signal échantillonné,
  • on calcule la transformée de Fourier directe discrète dudit produit.
The present invention provides for this purpose a repointing method for a reflector array antenna, said antenna comprising a plurality of radiating elements and being of the beam-forming type by calculation, so that each signal received by said antenna is sampled said process being characterized in that it comprises the following operations:
  • the depointing of the radiation diagram of said antenna is estimated to obtain a so-called phase shift matrix,
  • the discrete inverse Fourier transform of the signal samples supplied by the radiating elements is calculated,
  • a product is produced between said phase shift matrix and said inverse Fourier transform of said sampled signal,
  • the discrete direct Fourier transform of said product is calculated.

La présente invention propose également un procédé de repointage pour antenne réseau à réflecteur, ladite antenne comprenant une pluralité d'éléments rayonnants et étant du type à formation de faisceaux par le calcul, de sorte que chaque signal prêt à émettre par ladite antenne est également échantillonné
ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes :

  • on estime le dépointage du diagramme de rayonnement de ladite antenne pour obtenir une matrice dite de déphasage,
  • on calcule la transformée de Fourier directe discrète des échantillons de signal devant être transmis par les éléments rayonnants à un instant donné,
  • on effectue un produit entre ladite matrice de déphasage et ladite transformée de Fourier directe dudit signal échantillonné,
  • on calcule la transformée de Fourier inverse discrète dudit produit.
The present invention also provides a repointing method for a reflector array antenna, said antenna comprising a plurality of radiating elements and being of the type of beam formation by calculation, so that each signal ready to be transmitted by said antenna is also sampled
said method being characterized in that it comprises the following operations:
  • the depointing of the radiation diagram of said antenna is estimated to obtain a so-called phase shift matrix,
  • the discrete direct Fourier transform of the signal samples to be transmitted by the radiating elements is calculated at a given time,
  • a product is produced between said phase shift matrix and said direct Fourier transform of said sampled signal,
  • the discrete inverse Fourier transform of said product is calculated.

Grâce à l'invention, on effectue donc une correction numérique du signal émis ou reçu par l'antenne, au lieu d'appliquer une correction mécanique.Thanks to the invention, a digital correction is therefore made of the signal sent or received by the antenna, instead of applying a correction mechanical.

L'idée de base de l'invention repose d'une part sur le fait que le dépointage du diagramme de rayonnement de l'antenne correspond à un décalage spatial (c'est-à-dire à un déphasage) des signaux reçus (ou émis) par les éléments rayonnants au foyer du réflecteur, et d'autre part sur le fait que, grâce aux propriétés de la transformée de Fourier, le décalage de la tache focale dans le plan focal du réflecteur est converti en simple multiplication par une phase. Ces opérations permettent ainsi de corriger par le calcul les signaux reçus ou émis par l'antenne dépointée, en simulant les signaux de l'antenne correctement pointée.The basic idea of the invention is based on the one hand on the fact that the offset of the antenna radiation pattern corresponds to a spatial offset (i.e. phase shift) of received (or transmitted) signals by the radiating elements at the focus of the reflector, and on the other hand on the fact that, thanks to the properties of the Fourier transform, the shift of the focal spot in the focal plane of the reflector is converted to simple multiplication by a phase. These operations thus make it possible to correct by the calculation of the signals received or emitted by the remote antenna, by simulating the signals from the antenna correctly pointed.

Le fait d'effectuer une transformée de Fourier directe ou inverse après le produit par la matrice de déphasage permet de retrouver des signaux équivalents à ceux réellement reçus ou émis par les éléments rayonnants de l'antenne.Performing a direct or inverse Fourier transform after the product by the phase shift matrix allows to find signals equivalent to those actually received or emitted by the elements radiating from the antenna.

En outre, le procédé de l'invention permet d'effectuer une repointage simultané de tous les faisceaux d'une antenne réseau à réflecteur. In addition, the method of the invention makes it possible to carry out a repointing simultaneous of all the beams of a reflector array antenna.

De manière avantageuse, l'échantillonnage peut être effectué après descente en fréquence du signal radiofréquence en bande intermédiaire ou bande de base.Advantageously, the sampling can be carried out after lowering of the radio frequency signal in intermediate band or base band.

Avantageusement, l'estimation du dépointage est effectuée par une boucle numérique du premier ordre à partir de la position connue d'au moins une balise fixe.Advantageously, the estimation of the depointing is carried out by a first order numeric loop from the known position of at least a fixed tag.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaítront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre illustratif et nullement limitatif.Other features and advantages of the present invention will appear in the following description of an embodiment of the invention, given by way of illustration and in no way limiting.

Dans les figures suivantes :

  • la figure 1 illustre de manière schématique le fonctionnement général d'une antenne à formation de faisceau par le calcul, à la réception,
  • la figure 2 donne la définition du dépointage ou erreur de pointage,
  • la figure 3 illustre schématiquement le principe du repointage selon l'invention
  • la figure 4 illustre schématiquement et de manière fonctionnelle le principe du repointage selon l'invention de la figure 3,
  • la figure 5 illustre également schématiquement la boucle numérique d'estimation de l'erreur de pointage selon l'invention.
In the following figures:
  • FIG. 1 schematically illustrates the general operation of a beam forming antenna by calculation, on reception,
  • FIG. 2 gives the definition of the pointing or pointing error,
  • Figure 3 schematically illustrates the principle of repointing according to the invention
  • FIG. 4 schematically and functionally illustrates the principle of repointing according to the invention of FIG. 3,
  • FIG. 5 also schematically illustrates the digital loop for estimating the pointing error according to the invention.

Dans toutes ces figures, les éléments communs portent les mêmes numéros de référence.In all these figures, the common elements bear the same reference numbers.

De manière générale, les réseaux de formation de faisceaux sont des dispositifs possédant autant d'entrées qu'il y a d'éléments rayonnants, et autant de sorties qu'il y a de faisceaux à former. Deux types de formations de faisceaux existent : la formation de faisceaux analogique, utilisant un support radiofréquence, et la formation de faisceaux numérique (dite aussi formation de faisceaux par le calcul), dans laquelle le signal reçu par les éléments rayonnants est mis en forme puis échantillonné, et alors traité par des processeurs numériques afin d'en extraire les informations utiles. In general, beam forming networks are devices having as many inputs as there are radiating elements, and as many outputs as there are beams to be formed. Two types of training of beams exist: the formation of analog beams, using a radiofrequency support, and the formation of digital beams (also called beam formation by calculation), in which the signal received by the radiant elements is shaped then sampled, and then processed by digital processors to extract useful information.

Dans tout ce qui suit, on se réfère pour les besoins de la description à une antenne utilisée en réception, mais tout ce qui va être expliqué est également applicable, mutatis mutandis, aux antennes utilisées en émission, qui diffèrent des antennes utilisées en réception principalement dans leur réalisation pratique.In all that follows, reference is made for the purposes of the description to an antenna used for reception, but all that will be explained is also applicable, mutatis mutandis, to antennas used in transmission, which differ from the antennas used in reception mainly in their practical realization.

Comme illustré en figure 1, une antenne à formation de faisceaux par le calcul 1 comporte les éléments suivants :

  • un réseau 10 d'éléments rayonnants 11
  • en aval de chaque élément rayonnant 11 (ou éventuellement de chaque groupe d'éléments rayonnants), une chaíne de réception 12 amplifie le signal radiofréquence reçu par l'antenne et le transpose soit en bande de base, soit à fréquence intermédiaire afin qu'il soit échantillonné
  • un ou plusieurs convertisseurs analogique-numérique (CAN) 13 destinés à échantillonner les signaux issus des chaínes de réception 12
  • un bloc de pondération 14 par des poids complexes des signaux échantillonnés
  • un sommateur 15 pour sommer les signaux échantillonnés et pondérés.
As illustrated in FIG. 1, an antenna forming beams by calculation 1 comprises the following elements:
  • a network 10 of radiating elements 11
  • downstream of each radiating element 11 (or possibly of each group of radiating elements), a reception chain 12 amplifies the radiofrequency signal received by the antenna and transposes it either into baseband or at intermediate frequency so that it either sampled
  • one or more analog-digital converters (ADC) 13 intended to sample the signals from the reception chains 12
  • a block of weighting 14 by complex weights of the sampled signals
  • an adder 15 for summing the sampled and weighted signals.

La pondération et la sommation complexes assurent la formation de faisceaux par le calcul.Complex weighting and summation ensure the formation of beams by calculation.

A noter que, dans la figure 1, on donne l'exemple d'un échantillonnage complexe sur deux voies en quadrature de phase. Sous certaines conditions, et sans aucune changement de principe de l'invention, l'échantillonnage complexe peut être réalisé sur une seule voie, avec une fréquence d'échantillonnage différente.Note that, in Figure 1, we give the example of a complex sampling on two channels in phase quadrature. Under certain conditions, and without any change in principle of the invention, complex sampling can be carried out on a single channel, with a different sampling frequency.

En pratique, dans un charge utile de satellite de télécommunications, la formation de faisceaux par le calcul est intégrée à un processeur numérique (non représenté) qui assure également d'autres fonctions de la charge utile telle que par exemple le démultiplexage du signal d'entrée. La formation de faisceaux proprement dite est commandée par un processeur de contrôle (non représenté) qui actualise notamment les coefficients de pondération.In practice, in a telecommunications satellite payload, beamforming by calculation is integrated into a processor digital (not shown) which also performs other functions of the payload such as for example demultiplexing of the input signal. The actual beamforming is controlled by a processor control (not shown) which notably updates the coefficients of weighting.

La chaíne de réception 12 est constituée d'une partie analogique, destinée à amplifier le signal et à transposer la fréquence radio à une fréquence compatible de l'échantillonnage, et d'un bloc assurant l'échantillonnage lui-même.The reception chain 12 consists of an analog part, intended to amplify the signal and to transpose the radio frequency to a compatible frequency of sampling, and of a block ensuring the sampling itself.

L'échantillonnage numérique des signaux de chacun des éléments rayonnants 11 (ou groupes d'éléments rayonnants) permet de garder ces signaux disponibles pour des traitements à effectuer (contrairement au formateur de faisceau analogique pour lequel seule est disponible la sortie). De plus, une fois échantillonnés, et sous réserve d'un dimensionnement correct du calculateur à chacune des étapes du calcul, les signaux ne subissent que des dégradations négligeables devant les dégradations amenées par la partie analogique de la chaíne. En outre, l'échantillonnage numérique permet d'utiliser les signaux échantillonnés autant de fois que nécessaire par simple duplication du signal, par exemple dans des traitements annexes à la formation de faisceaux, tels que le traitement du procédé de la présente invention qui sera décrit en détail plus loin.Digital sampling of the signals of each element radiant 11 (or groups of radiating elements) keeps these signals available for processing to be performed (unlike analog beam former for which only the output is available). In addition, once sampled, and subject to sizing computer correct at each stage of the calculation, the signals do not undergo only negligible degradations in front of degradations brought by the analog part of the chain. In addition, the sampling digital allows the sampled signals to be used as many times as necessary by simple duplication of the signal, for example in treatments additional to the formation of beams, such as the treatment of process of the present invention which will be described in detail below.

La formation de faisceaux par le calcul présente donc de nombreux avantages pour des charges utiles de satellites de télécommunications, notamment dans le cas d'antennes de télécommunications à couverture multifaisceaux telles que celles utilisées dans les satellites géostationnaires. En effet, dans un réseau à formation de faisceaux par le calcul, le signal est copié sans perte pour être utilisé dans la formation de plusieurs faisceaux, au lieu d'être divisé, comme c'est le cas dans les dispositifs analogiques. La formation de faisceaux par le calcul a d'ailleurs déjà été utilisée avec une antenne réseau à réflecteur au sein du satellite Thuraya.The formation of beams by calculation therefore presents many advantages for payloads of telecommunications satellites, especially in the case of telecommunications antennas with coverage multi-beams such as those used in geostationary satellites. Indeed, in a beamforming network by calculation, the signal is losslessly copied for use in forming multiple beams, at instead of being divided, as is the case in analog devices. The beamforming by calculation has already been used with a network antenna with reflector within the Thuraya satellite.

On va maintenant décrire, en relation avec les figures 2 à 4, le fonctionnement du procédé selon l'invention dans le cas d'une antenne réseau à réflecteur d'un satellite géostationnaire à couverture multifaisceaux, utilisant la formation de faisceaux par le calcul à la réception.We will now describe, in relation to FIGS. 2 to 4, the operation of the method according to the invention in the case of an antenna reflector network of a geostationary satellite with multibeam coverage, using beamforming by calculation on receipt.

On rappelle que, pour une antenne à réflecteur, le signal reçu par l'antenne ne peut pas être exprimé sous forme analytique simple. La mise au point du procédé selon l'invention nécessite donc d'abord de modéliser le signal reçu pour trouver la relation qui le lie au signal « idéal » en fonction de l'erreur de pointage de l'antenne.It is recalled that, for a reflector antenna, the signal received by the antenna cannot be expressed in simple analytical form. The setting point of the method according to the invention therefore firstly requires to model the signal received to find the relation which links it to the “ideal” signal in function the antenna pointing error.

En cas de dépointage de l'antenne, l'axe de l'ensemble antenne et réflecteur ne pointe plus vers la direction, fixe, de pointage nominal, mais vers une direction décalée par rapport à cette dernière. C'est ce qui est illustré en figure 2, où le réflecteur de l'antenne est référencé 20 et où :

  • (xres ,yres ,zres ) est un repère qui définit le plan du réseau
  • (xant ,yant ,zant ) est le repère de définition du pointage nominal de l'antenne, lié à la position nominale du réflecteur
  • (x' ant ,y' ant , z' ant ) est le repère de définition du pointage effectif de l'antenne.
    • In the event of the antenna being deflected, the axis of the antenna and reflector assembly no longer points towards the direction, fixed, of nominal pointing, but towards a direction offset relative to the latter. This is what is illustrated in FIG. 2, where the antenna reflector is referenced 20 and where:
  • ( x res , y res , z res ) is a coordinate system which defines the network plan
  • ( x ant , y ant , z ant ) is the definition mark for the nominal pointing of the antenna, linked to the nominal position of the reflector
  • ( x ' ant , y ' ant , z ' ant ) is the benchmark for defining the effective pointing of the antenna.

    • Le dépointage de l'antenne, qui fait passer de l'axe théorique de pointage zant à l'axe réel (décalé) de pointage z'ant peut se décomposer sous la forme de deux rotations successives :

    • une rotation d'angle εx autour d'un axe orthogonal à xres et parallèle au plan (xres,yres )
    • une rotation d'angle ε y autour d'un axe orthogonal à yres et parallèle au plan (xres ,yres ).
    The deflection of the antenna, which changes from the theoretical pointing axis z ant to the real (offset) axis of pointing z ' ant can be broken down into two successive rotations:
    • an angle rotation ε x around an axis orthogonal to x res and parallel to the plane ( x res , y res )
    • a rotation of angle ε y around an axis orthogonal to y res and parallel to the plane ( x res , y res ).

    Dans le cadre de la présente invention, on a montré que le dépointage de l'antenne suivant ces deux axes correspond à une translation du champ rayonné dans le plan focal du réflecteur 20, c'est-à-dire à un décalage spatial des signaux reçus par les éléments rayonnants. Le dépointage de l'antenne est équivalent à un décalage de l'angle d'incidence apparent des ondes sur l'antenne. Pour une onde plane incidente depuis une direction donnée, on voit ainsi en figure 3 la représentation de l'amplitude du champ rayonné nominal dans le plan focal P du réflecteur 20 représenté par la courbe 30 en trait plein, et l'amplitude du champ rayonné décalé dans le plan focal P représenté par la courbe 30' en trait interrompu. La direction nominale de l'onde incidente sur le réflecteur 20 est représentée en trait plein et référencée D en figure 3, et la direction décalée de l'onde incidente du fait de l'erreur de pointage de l'antenne est représentée en trait interrompu et référencée D'en figure 3.In the context of the present invention, it has been shown that the deflection of the antenna along these two axes corresponds to a translation of the field radiated in the focal plane of the reflector 20, i.e. at a spatial offset of the signals received by the radiating elements. The antenna deflection is equivalent to an offset of the angle of incidence apparent waves on the antenna. For an incident plane wave from a given direction, we thus see in Figure 3 the representation of the amplitude of the nominal radiated field in the focal plane P of the reflector 20 represented by the curve 30 in solid lines, and the amplitude of the radiated field offset in the focal plane P represented by the curve 30 'in broken lines. The direction nominal of the incident wave on the reflector 20 is shown in line solid and referenced D in FIG. 3, and the offset direction of the incident wave due to the antenna pointing error is shown in line interrupted and referenced in Figure 3.

    On a également représenté en figure 3 en trait plein le plan de phase nominal ϕ équivalent après transformée de Fourier inverse, et en trait interrompu le plan de phase décalé ϕ'.The phase plane is also shown in FIG. 3 in solid lines. nominal ϕ equivalent after inverse Fourier transform, and in line interrupted the shifted phase plane ϕ '.

    Etant donné que lorsque l'on fait une transformée de Fourier, un décalage spatial devient une multiplication par une phase pure, compenser par le calcul, selon l'invention, la translation du champ rayonné dans le plan focal due au dépointage de l'antenne revient à multiplier la transformée de Fourier inverse des signaux reçus par une phase pure, autrement dit à appliquer une multiplication par un plan de phase sur la transformée de Fourier inverse des signaux recueillis par les éléments rayonnants 11 de l'antenne. C'est ce qui est illustré aux figures 3 et 4.Since when we do a Fourier transform, a spatial shift becomes a multiplication by a pure phase, compensate by calculation, according to the invention, the translation of the radiated field in the plane focal due to the deflection of the antenna amounts to multiplying the transform of Fourier reverses signals received by a pure phase, in other words at apply a multiplication by a phase plan on the transform of Inverse Fourier of the signals collected by the radiating elements 11 of the antenna. This is illustrated in Figures 3 and 4.

    Il est important de noter que dans le cadre de la présente invention, chaque fois qu'il est question de transformée de Fourier, celle-ci relie les angles du diagramme d'antenne aux coordonnées linéaires dans le plan focal, et non pas l'espace des temps à celui des fréquences. Les transformées de Fourier directe et inverse sont donc des transformées spatiales sur des échantillons reçus simultanément pas les différents éléments rayonnants.It is important to note that in the context of the present invention, whenever there is question of Fourier transform, this one connects the angles of the antenna pattern at linear coordinates in the plane focal, and not the space of times to that of frequencies. The direct and inverse Fourier transforms are therefore transforms spatial on samples received simultaneously by the different radiant elements.

    On suppose l'erreur de pointage connue (on verra en relation avec la figure 5 comment on peut l'estimer, selon l'invention). On voit en figure 4 le réflecteur 20 de l'antenne à repointer, les éléments rayonnants 11 du réseau de l'antenne envoyant les signaux recueillis (un fois échantillonnés selon le principe expliqué en relation avec la figure 1) à un calculateur 40 effectuant la transformée de Fourier inverse discrète de ces signaux.We assume the known pointing error (we will see in relation to the Figure 5 how it can be estimated, according to the invention). We see in Figure 4 the reflector 20 of the antenna to be repointed, the radiating elements 11 of the network of the antenna sending the collected signals (once sampled according to the principle explained in relation to FIG. 1) to a computer 40 performing the discrete inverse Fourier transform of these signals.

    Ensuite, on effectue dans une autre fonction 41 du calculateur, le produit de cette transformée de Fourier inverse des signaux reçus avec le plan de phase. Ceci est effectué mathématiquement par le produit matriciel entre le vecteur donnant les composantes de la transformée de Fourier inverse des signaux recueillis par les éléments rayonnants et la matrice correspondant au déphasage.Then, in another function 41 of the computer, the product of this inverse Fourier transform of the signals received with the phase plan. This is done mathematically by the matrix product between the vector giving the components of the Fourier transform inverse of the signals collected by the radiating elements and the matrix corresponding to the phase shift.

    Après le produit effectué par le calculateur 41, le plan de phase décalé est corrigé pour obtenir un plan de phase corrigé ϕc (voir figure 3), identique au plan de phase nominal ϕ.After the product produced by the computer 41, the shifted phase plane is corrected to obtain a corrected phase plane ϕ c (see FIG. 3), identical to the nominal phase plane ϕ.

    Cette matrice de déphasage peut se décomposer en produit de deux matrices, correspondant aux pentes de phase à appliquer pour compenser respectivement les dépointages. Ainsi, px est la composante de cette matrice de déphasage qui est fonction de εx, et py celle qui est fonction de εy. Chacune de ces deux matrices ne dépend que de la position des éléments rayonnants, et de la pente à appliquer suivant x et y .This phase shift matrix can be decomposed into the product of two matrices, corresponding to the phase slopes to be applied to compensate for the depointings respectively. Thus, p x is the component of this phase shift matrix which is a function of ε x , and p y that which is a function of ε y . Each of these two matrices depends only on the position of the radiating elements, and on the slope to be applied along x and y.

    Enfin, le résultat obtenu en sortie du calculateur 41 passe dans un dernier calculateur 42 qui lui applique une transformée de Fourier afin de retrouver des signaux équivalents à ceux réellement récupérés par les éléments rayonnants 11, mais repointés. Ces signaux repointés peuvent alors être traités au sein du processeur (non représenté) qui se trouve à bord du satellite pour y subir les traitements habituels qui ne seront pas expliqués plus en détail ici.Finally, the result obtained at the output of the computer 41 goes into a last computer 42 which applies a Fourier transform to it in order to find signals equivalent to those actually recovered by the radiating elements 11, but repointed. These repointed signals can then be processed within the processor (not shown) which is on board the satellite to undergo the usual treatments which will not be explained in more detail here.

    Il est important de noter ici que, selon l'invention, pour une antenne multifaisceaux de satellite géostationnaire, la même pente de phase permet de repointer simultanément tous les faisceaux formés par l'antenne, car on a montré que le déplacement de la tache focale dû au dépointage de l'antenne est indépendant au premier ordre de la direction d'arrivée de l'onde plane incidente. It is important to note here that, according to the invention, for an antenna geostationary satellite multibeam, the same phase slope allows to repoint simultaneously all the beams formed by the antenna, because we have shown that the displacement of the focal spot due to the depointing of the antenna is independent at first order of the direction of arrival of the plane wave incident.

    On vient d'expliquer le procédé de correction de pointage selon l'invention, en supposant connue l'erreur angulaire de pointage. On va à présente expliquer comment, selon l'invention, est effectuée la détection de l'erreur de pointage qui permet de calculer une estimée de la pente de la phase linéaire à appliquer pour effectuer le repointage.We have just explained the pointing correction method according to the invention, assuming known the angular pointing error. Were're going to presents explain how, according to the invention, the detection of the pointing error which makes it possible to calculate an estimate of the slope of the linear phase to be applied for repointing.

    Pour estimer la pente du déphasage linéaire à appliquer pour corriger l'erreur de pointage, on peut estimer directement à partir des senseurs embarqués à bord du satellite la direction d'arrivée apparente de l'onde provenant d'une balise terrestre fixe (de position connue), et en déduire le dépointage par comparaison avec la direction théorique d'arrivée de cette onde. Cependant, cette méthode peut s'avérer insuffisante pour détecter les erreurs de pointage de l'ordre de quelques centièmes de degré.To estimate the slope of the linear phase shift to be applied for correct the pointing error, we can estimate directly from sensors on board the satellite the apparent direction of arrival of the wave coming from a fixed terrestrial beacon (of known position), and in deduct the depointing by comparison with the theoretical direction of arrival of this wave. However, this method may not be sufficient for detect pointing errors of the order of a few hundredths of a degree.

    C'est pourquoi il est proposé, selon la présente invention, d'avoir recours à une estimation par verrouillage d'un système en boucle fermée sur une référence donnée par une balise terrestre de position connue.This is why it is proposed, according to the present invention, to have use of an estimate by locking a closed loop system on a reference given by a terrestrial beacon of known position.

    Cette estimation repose sur le principe suivant. Lorsqu'une onde émise par une source ponctuelle est reçue simultanément par deux capteurs, l'amplitude et la phase du signal vues par chacun d'eux varient en fonction du milieu de propagation, mais pas les valeurs relatives de l'amplitude et de la phase des deux signaux, qui sont fonction uniquement de la direction d'arrivée de l'onde.This estimate is based on the following principle. When a wave emitted by a point source is received simultaneously by two sensors, the amplitude and the phase of the signal seen by each of them vary according to of the propagation medium, but not the relative values of the amplitude and the phase of the two signals, which are a function only of the direction arrival of the wave.

    Dans le cas présent, on va plus particulièrement utiliser le rapport des signaux différence et somme issus de deux capteurs (par exemple de sources adjacentes de l'antenne) pour estimer la pente de phase à appliquer. Ceci suppose qu'il existe une relation linéaire, valable localement pour de petits dépointages, qui lie la pente de la phase à appliquer à Δ / Σ, rapport de la différence sur la somme des amplitudes des signaux issus de deux sources adjacentes. In this case, we will more particularly use the report difference and sum signals from two sensors (for example from adjacent sources of the antenna) to estimate the phase slope to be applied. This supposes that there exists a linear relation, valid locally for small deviations, which links the slope of the phase to be applied to Δ / Σ, ratio of the difference on the sum of the amplitudes of the signals from two sources adjacent.

    La boucle numérique de calcul des pentes du plan de phase linéaire à appliquer pour repointer le diagramme est illustrée schématiquement en figure 4.The digital loop for calculating the slopes of the linear phase plane to apply to repoint the diagram is illustrated schematically in figure 4.

    Dans cette figure, l'indice 1 représente x ou y et :

    • k 0 est la valeur de Δ / Σ nominale, sans dépointage (pointage nominal)
    • G1 est la fonction de transfert qui lie pl-p andl (estimée de pl ) à Δ / Σ - k 0, c'est-à-dire le gain du détecteur
    • F1 est le coefficient de retour de la boucle du premier ordre ; il doit être choisi de manière à respecter les conditions de stabilité de la boucle
    • 1 / z - 1est l'intégrateur de la boucle numérique, exprimé avec la variable z classique.
    In this figure, the index 1 represents x or y and:
    • k 0 is the nominal value of Δ / Σ, without depointing (nominal pointing)
    • G 1 is the transfer function which links p l -p and l (estimated from p l ) to Δ / Σ - k 0 , i.e. the gain of the detector
    • F 1 is the return coefficient of the first order loop; it must be chosen so as to respect the conditions of stability of the loop
    • 1 / z - 1 is the integrator of the digital loop, expressed with the classic variable z.

    La boucle est verrouillée sur k 0, de manière à estimer pl , à une précision fixée par l'utilisateur, et qui doit être choisie en fonction du plancher de bruit, et de la précision que l'on peut obtenir sur k 0.The loop is locked on k 0 , so as to estimate p l , to a precision fixed by the user, and which must be chosen as a function of the noise floor, and of the precision which can be obtained on k 0 .

    Ainsi, on utilise une boucle d'asservissement en réception qui permet d'estimer l'erreur de pointage nécessaire ensuite au procédé de repointage selon l'invention. Cette boucle d'asservissement utilise des balises fixes comme référence, c'est pourquoi elle fonctionne au départ uniquement en réception. En revanche, une fois l'estimation faite selon cette boucle d'asservissement, on peut ensuite appliquer le principe de l'invention aux signaux émis par l'antenne.Thus, we use a servo loop in reception which allows to estimate the pointing error then necessary for the repointing process according to the invention. This control loop uses fixed tags as a reference, that's why it works initially only in reception. However, once the estimate is made according to this loop control, we can then apply the principle of the invention to signals from the antenna.

    L'invention permet donc d'effectuer un repointage de tous les faisceaux d'une antenne réseau à réflecteur de type multifaisceaux en même temps.The invention therefore makes it possible to repoint all of the beams of a multi-beam type reflector array antenna at the same time.

    En outre, elle utilise une méthode numérique qui n'est donc pas limitée en terme de puissance de calcul et permet donc d'assurer un pointage précis. In addition, it uses a numerical method which is therefore not limited in terms of computing power and therefore ensures precise pointing.

    Elle ne requiert en outre pas d'antennes et récepteurs spécifiques dédiés à l'estimation de l'erreur de pointage.It also does not require specific antennas and receivers dedicated to the estimation of the pointing error.

    Enfin, elle ne nécessite que l'utilisation d'un processeur déjà présent au sein d'un satellite, c'est-à-dire qu'elle n'implique pas d'avoir recours à des moteurs mécaniques encombrants et coûteux.Finally, it only requires the use of an already present processor within a satellite, i.e. it does not involve the use of bulky and expensive mechanical motors.

    Une fois la correction calculée selon le procédé de l'invention (comme revendiquée dans les revendications 1 à 6), elle pourra être avantageusement appliquée en réactualisant uniquement les lois d'alimentation. Ces dernières seront corrigées simultanément pour tous les faisceaux en appliquant une FFT inverse, puis la loi de phase opposée à celle estimée par le procédé de l'invention, et en calculant la FFT. L'intérêt de ce mode d'application consiste en ce qu'il permet de ne recalculer uniquement les lois, à un rythme lié au dépointage de l'antenne. Ce rythme sera de l'ordre de 1Hz. Dans le cas où l'on calcule FFTI, déphasage et FFT des signaux, ces calculs devront être effectués à un rythme égal à la fréquence d'échantillonnage des signaux, soit plusieurs dizaines voire plusieurs centaines de MHz.Once the correction calculated according to the method of the invention (as claimed in claims 1 to 6), it may be advantageously applied by updating only the laws Power. These will be corrected simultaneously for all beams by applying an inverse FFT, then the phase law opposite to that estimated by the method of the invention, and by calculating the FFT. The interest of this mode of application is that it allows to recalculate only the laws, at a rate related to the depointing of the antenna. This rhythm will be around 1Hz. In the case where FFTI, phase shift and FFT of the signals, these calculations should be done at a rate equal to the frequency signal sampling, several tens or even several hundreds of MHz.

    Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit.Of course, the invention is not limited to the embodiment which has just been described.

    En particulier, comme on l'a déjà indiqué, le procédé selon l'invention peut s'appliquer à la fois en réception et en émission.In particular, as already indicated, the method according to the invention can be applied to both reception and transmission.

    Par ailleurs, la méthode proposée d'estimation de l'erreur de pointage, bien que particulièrement intéressante, peut être remplacée par toute autre méthode d'estimation connue de l'homme du métier et qui ne sera pas décrite plus en détail ici.In addition, the proposed method of estimating the error of pointing, although particularly interesting, can be replaced by any other estimation method known to a person skilled in the art and which does not will not be described in more detail here.

    Enfin, on pourra remplacer tout moyen par un moyen équivalent sans sortir du cadre de l'invention.Finally, we can replace any means with equivalent means without departing from the scope of the invention.

    Claims (6)

    Procédé de repointage pour antenne réseau à réflecteur, ladite antenne comprenant une pluralité d'éléments rayonnants et étant du type à formation de faisceaux par le calcul, de sorte que chaque signal reçu par ladite antenne est échantillonné,
    ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes : on estime le dépointage du diagramme de rayonnement de ladite antenne pour obtenir une matrice dite de déphasage, on calcule la transformée de Fourier inverse discrète des échantillons de signal fournis par les éléments rayonnants, on effectue un produit entre ladite matrice de déphasage et ladite transformée de Fourier inverse dudit signal échantillonné, on calcule la transformée de Fourier directe discrète dudit produit.     Repointing method for a reflector array antenna, said antenna comprising a plurality of radiating elements and being of the type forming beams by calculation, so that each signal received by said antenna is sampled,
    said method being characterized in that it comprises the following operations: the depointing of the radiation diagram of said antenna is estimated to obtain a so-called phase shift matrix, the discrete inverse Fourier transform of the signal samples supplied by the radiating elements is calculated, a product is produced between said phase shift matrix and said inverse Fourier transform of said sampled signal, the discrete direct Fourier transform of said product is calculated.     Procédé de repointage pour antenne réseau à réflecteur, ladite antenne comprenant une pluralité d'éléments rayonnants et étant du type à formation de faisceaux par le calcul, de sorte que chaque signal prêt à émettre par ladite antenne est également échantillonné
    ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes : on estime le dépointage du diagramme de rayonnement de ladite antenne pour obtenir une matrice dite de déphasage, on calcule la transformée de Fourier directe discrète des échantillons de signal devant être transmis par les éléments rayonnants à un instant donné, on effectue un produit entre ladite matrice de déphasage et ladite transformée de Fourier directe dudit signal échantillonné, on calcule la transformée de Fourier inverse discrète dudit produit.     Repointing method for a reflector array antenna, said antenna comprising a plurality of radiating elements and being of the type formed by beams by calculation, so that each signal ready to be transmitted by said antenna is also sampled
    said method being characterized in that it comprises the following operations: the depointing of the radiation diagram of said antenna is estimated to obtain a so-called phase shift matrix, the discrete direct Fourier transform of the signal samples to be transmitted by the radiating elements is calculated at a given time, a product is produced between said phase shift matrix and said direct Fourier transform of said sampled signal, the discrete inverse Fourier transform of said product is calculated.     Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que lesdites transformées de Fourier relient les angles du diagramme de rayonnement de ladite antenne aux coordonnées linéaires dans le plan focal dudit réflecteur.Method according to either of Claims 1 and 2, characterized in that the said Fourier transforms connect the angles of the radiation diagram of the said antenna to the linear coordinates in the focal plane of the said reflector. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'échantillonnage est effectué après descente en fréquence du signal radiofréquence en bande intermédiaire ou bande de base.Method according to one of claims 1 to 3 characterized in that the sampling is carried out after the radio frequency signal goes down in the intermediate band or base band. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'estimation du dépointage est effectuée par une boucle numérique fermée du premier ordre à partir de la position connue d'au moins une balise fixe pour obtenir ladite matrice de déphasage.Method according to one of claims 1 to 4 characterized in that the estimation of the depointing is carried out by a closed digital loop of the first order from the known position of at least one fixed tag to obtain said phase shift matrix. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que ladite boucle numérique fermée utilise le rapport de la différence sur la somme des amplitudes des signaux issus de deux éléments rayonnants adjacents de ladite antenne.Method according to Claim 5, characterized in that the said closed digital loop uses the ratio of the difference to the sum of the amplitudes of the signals originating from two adjacent radiating elements of the said antenna.
    EP02291507A 2001-06-21 2002-06-17 Repointing system for an reflector antenna array Withdrawn EP1271689A1 (en)

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    FR0108181A FR2826511B1 (en) 2001-06-21 2001-06-21 REPINTING METHOD FOR REFLECTOR NETWORK ANTENNA
    FR0108181 2001-06-21

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