EP4643478A1 - Procédé de calibration d'une antenne réseau d'émission à commande de phase de type aesa et système de calibration associé - Google Patents

Procédé de calibration d'une antenne réseau d'émission à commande de phase de type aesa et système de calibration associé

Info

Publication number
EP4643478A1
EP4643478A1 EP23840751.4A EP23840751A EP4643478A1 EP 4643478 A1 EP4643478 A1 EP 4643478A1 EP 23840751 A EP23840751 A EP 23840751A EP 4643478 A1 EP4643478 A1 EP 4643478A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
radiating
tested
signal
transmitting
elementary
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.)
Pending
Application number
EP23840751.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Noel Rozec
Jacques Eudes
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.)
Thales SA
Original Assignee
Thales 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 Thales SA filed Critical Thales SA
Publication of EP4643478A1 publication Critical patent/EP4643478A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/10—Monitoring; Testing of transmitters
    • H04B17/11—Monitoring; Testing of transmitters for calibration
    • H04B17/12—Monitoring; Testing of transmitters for calibration of transmit antennas, e.g. of the amplitude or phase
    • 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
    • H01Q3/267—Phased-array testing or checking devices
    • 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
    • H01Q3/28—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 amplitude
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/20—Monitoring; Testing of receivers
    • H04B17/29—Performance testing
    • H04B17/296—Monitoring performance during normal operation

Definitions

  • the present invention relates to a method for calibrating an AESA type phased transmission array antenna.
  • the present invention also relates to a calibration system associated with such a method.
  • phased array antennas or “phased array antenna” in English
  • AESA type array antennas from the English “Active Electronically Scanned Array”.
  • the two-dimensional pointing in a direction by such an antenna is obtained by applications of phase (and/or delay) and amplitude weights appropriate to the radiating elements.
  • amplitudes and phases can be generated by digital controls on analog components, also called ABF components (from the English “Analog Beam Forming”). These components can include different amplifiers with controllable gain, programmable phase shifters, programmable delay lines, etc.
  • the aforementioned type of antenna can be used in radiocommunication in general (for example of the Satcom GEO, MEO, LEO type, X, Ku, Ka bands, etc.) as well as in radars.
  • one of these methods consists of carrying out a purely factory calibration in the hope that this calibration can last the entire life of the antenna.
  • Another one Calibration method consists of determining maintenance periods during which the antenna is not operational.
  • One of the objectives of the present invention is to provide regular calibration of an AESA type array antenna throughout its life cycle without interruption of its nominal operation.
  • the calibration according to the invention can be implemented by the network antenna itself, that is to say autonomously.
  • the invention relates to a method for calibrating an AESA type phased transmission array antenna, the transmission array antenna comprising:
  • an analog beam forming module capable of forming for each radiating emission element an elementary nominal signal to be transmitted from a radio frequency signal
  • the process includes the following steps:
  • the process comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or in all technically possible combinations:
  • the introduction of the particular modulation comprises the introduction into the elementary signal to be transmitted by the radiating emission element to be tested of a code in phase and/or delay and/or in amplitude;
  • the calibration parameters of a radiating emission element include phase and/or delay and/or amplitude weights associated with this radiating emission element;
  • the receiving radiating element operates at the same frequency as the transmitting radiating element to be tested;
  • the radiant reception element is arranged according to one of the possibilities:
  • the step of comparing the extracted elementary signal with the elementary signal emitted by the radiating emission element to be tested includes a measurement of the difference in phase and/or delay and/or amplitude between the calibration signal emitted and that received via coupling between the transmitting radiating element to be tested and the receiving radiating element;
  • the calibration signal is injected into a nominal signal to be transmitted by the transmitting network antenna at the level of the modem or at the level of a pattern comprising the transmitting radiating element to be tested.
  • the present invention also relates to a system for calibrating an AESA type phased transmission array antenna, comprising a modem calibration; a reception circuit connecting at least one radiating reception element to the calibration modem and a control unit.
  • the calibration system is configured to implement at least certain steps of the process as defined previously.
  • Figure 1 is a schematic view of a calibration system for a transmitting network antenna to be calibrated, according to the invention
  • Figure 2 is a schematic view of a transmission module of the transmission network antenna of Figure 1;
  • Figure 3 is a schematic view of a pattern forming part of the emission module of Figure 2;
  • Figure 4 is a schematic view of a control unit associated with a group of radiating elements of the pattern of Figure 3;
  • Figure 5 is a flowchart of a calibration process implemented at least partially by the calibration system of Figure 1;
  • Figure 6 is a diagram illustrating the implementation of at least certain steps of the method of Figure 5.
  • Figure 1 in fact illustrates a calibration system 10 of a transmission network antenna to be calibrated 11. This calibration system 10 is integrated into the antenna 11.
  • the transmitting array antenna to be calibrated 11 is an AESA (Active Electronically Scanned Array) type phased array antenna.
  • This network antenna 11 comprises a transmission assembly 25 adapted to transmit radio signals to another antenna.
  • the transmission assembly 25 comprises a transmission module 31 making it possible to transmit a beam of elementary signals, a beam forming module 32 making it possible to form a beam of elementary signals from a radio frequency signal, a modem 33 making it possible to generate the radio frequency signal from the useful data and a control module 34 making it possible to control the operation of the components of the transmission assembly 25.
  • the control module 34 is for example of the ACU type (from the English “Antenna Control Unit”) usable to point the transmitting antenna 11 in the desired direction. This module 34 is in particular configured to control the operation of the beam forming module 32 and the transmission module 31.
  • the control module 34 notably comprises a calibration table comprising calibration parameters for each radiating element explained in more detail below. These calibration parameters include in particular phase (and/or delay) and amplitude weights which must be applied to the corresponding radiating element during the emission of an elementary signal.
  • the modem 33 is for example known per se. In particular, it makes it possible to generate a radio frequency signal from useful data.
  • the useful data are the data to be transmitted by the transmitting antenna 11 which are generated for example by an external calculation unit.
  • Figure 2 illustrates an example of the respective arrangement of the transmission module 31 and the beam forming module 32.
  • the transmission module 31 comprises a plurality of tiles 40-1, 40-N.
  • the tiles 40-1, ..., 40-N present different physical entities arranged for example on a support of the transmitting antenna 11 separately from one another.
  • the slabs 40-1, ..., 40-N are for example substantially identical to each other.
  • the number N of tiles varies for example between 1 to 10.
  • Each tile 40-1, ..., 40-N comprises a plurality of patterns 41 -1, ..., 41 -K arranged on an exterior surface of this tile.
  • these patterns form for example at least two lines and at least two columns on the surface of the corresponding slab.
  • the radiating elements can be arranged in a circle or have any other arrangement and the patterns can be adapted to this arrangement.
  • the size of a pattern can be chosen to avoid intra-pattern calibration such as radiating element by radiating element for example.
  • the number K of patterns per tile varies for example from 4 to 16.
  • Each pattern 41 -1, ..., 41 -K presents for example a printed circuit on which a plurality of radiating elements are arranged. According to another example, the radiating elements can be horns.
  • the patterns 41 -1, ..., 41-K are for example substantially similar to each other. Thus, subsequently, only pattern 41 -1 will be explained in more detail with reference to Figure 3.
  • the pattern 41 -1 comprises a plurality of radiating elements 42-1, ..., 42-M.
  • the number L of radiating elements is equal to 64.
  • the radiating elements 42-1, ..., 42-M form a matrix on the corresponding pattern 41 -1.
  • the radiating elements 42-1, ..., 42-M are grouped into a plurality of groups within the same pattern 41 -1.
  • each group is composed of four radiating elements 42-1, ..., 42-M adjacent.
  • 16 groups of radiating elements are therefore formed.
  • Each group of radiating elements is controlled by the same control unit, as will be explained in more detail later.
  • the beam forming module 32 is an analog module making it possible to generate an elementary signal to be transmitted for each radiating element 42-1, ..., 42- M from the radio frequency signal delivered by the modem 33.
  • the beam forming module 32 comprises a transmission conversion unit 45, for example of the BUC (Block Up Converter) type, making it possible to convert the frequency of the radio frequency signal delivered by the modem 33 into a frequency to be transmitted in a range, such as for example the “L”, “Ku” or “Ka” band.
  • BUC Block Up Converter
  • the beam forming module 32 further comprises at least three levels of signal separators making it possible to generate an elementary signal for each radiating element 42-1, ..., 42-M. These separators have amplifiers with controllable gain and programmable phase shifters (and/or delays) making it possible to generate a beam of elementary signals according to techniques known per se.
  • a first level of separators comprises a single separator 51 making it possible to separate the signal delivered by the transmission conversion unit 45 between the tiles 40-1, ..., 41- NOT.
  • a second level of separators comprises N separators 52-1, ..., 52-N. Each separator of the second level 52-1, ..., 52-N is associated with one of the tiles 40-1, ..., 40-N and makes it possible to separate the signal received by this tile between the different patterns 41 -1, ..., 41 -K.
  • a third level of separators comprises, for each pattern 41 -1, ..., 41-K in each slab 40-1, ..., 40-N, a separator 53 making it possible to separate the signal delivered to the corresponding pattern between the different groups of radiating elements forming this pattern.
  • a separator 53 is visible in Figure 3.
  • the beam forming module 32 further comprises a control unit 55 associated with each group of radiating elements and making it possible to generate an elementary signal for each radiating element of this group from the signal delivered by the corresponding separator 53 of the third level .
  • control unit 55 is associated with a group of radiating elements formed of four radiating elements 42-1, ..., 42 -Mr.
  • this unit 55 makes it possible to generate 4 elementary signals for the corresponding radiating elements 42-1, ..., 42-M, according to a predetermined logic.
  • the calibration system 10 is integrated into the antenna 11.
  • the calibration system 10 makes it possible to inject a calibration signal into a nominal signal to be transmitted by the antenna 11 and then, to receive this calibration signal via mutual coupling between at least certain radiating elements to compare it with the calibration signal initially emitted.
  • the calibration is done by radiating element and to distinguish the calibration signal emitted by a given radiating element, a particular modulation is introduced into the elementary signal to be emitted by this radiating element.
  • the calibration system 10 comprises a calibration modem 57 integrated for example in the control module 34 of the antenna 11 and making it possible to generate a calibration signal to be emitted by one or more radiating elements.
  • this calibration modem 57 is capable of injecting the calibration signal into the radio frequency signal generated by the modem 33.
  • a signal summing unit can be placed upstream of the conversion unit into emission 45. In such a case, the calibration signal is summed with the nominal signal to be transmitted by the antenna 1 1.
  • the calibration modem 57 is capable of injecting the calibration signal downstream of each separator 52-1, 52-N into the signal intended for the pattern corresponding to the radiating element to be tested or downstream of each separator 53 in the signal intended for the group of radiating elements corresponding to the radiating element to be tested.
  • the calibration system 10 further comprises a reception circuit connecting at least one radiating element of each pattern 41 -1, ..., 41 -K to the calibration modem 57.
  • a radiating element is called below radiating reception element and is chosen from the radiating elements 42-1, ..., 42-M described previously.
  • a grouping of four radiating reception elements 58 is chosen from all the radiating elements 42-1, ..., 42-M of the pattern 41 -1.
  • the radiating reception elements 58 chosen in a pattern correspond to the same group of radiating elements and are therefore controlled by the same control unit 55. Possibly, only one of the four radiating reception elements is used.
  • this control unit 55 is capable of switching the operating mode of the corresponding radiating elements 58 between the reception mode and the transmission mode.
  • each radiating element 42-1, ..., 42-M can be switched between reception mode and mode emission by the control unit 55 associated with this radiating element.
  • the receiving and transmitting radiating elements 58 operate at the same frequency.
  • the respective position of the receiving radiating elements 58 and the transmitting radiating elements determines the coupling between these elements.
  • This coupling allows at least certain reception radiating elements 58 to receive elementary signals coming from at least certain transmitting radiating elements.
  • the coupling between each pair of radiating elements is known and for example stored in a dedicated database.
  • each pattern 41 -1, ..., 41 -K comprises for example a suitable Rx connector.
  • the reception circuit of the calibration system 10 further comprises a reception conversion unit 59.
  • this reception conversion unit 59 is integrated into the beam forming module 32 and its role is inverse to that of the transmission conversion unit 45.
  • the reception conversion unit 59 is for example also of the BUC type and makes it possible to convert signals received by the reception circuit into radio frequency signals compatible with the modem calibration 57.
  • the reception conversion unit 59 and the transmission conversion unit 45 form a common unit given that transmission and reception are done at the same frequency.
  • the calibration system 10 comprises a control unit 60 capable of controlling the operation of the calibration modem 57 and the reception circuit.
  • This control unit 60 is integrated for example in the control module 34 of the antenna 11.
  • the control unit 60 also makes it possible to introduce a particular modulation into the elementary signal emitted by each radiating emission element, as this will be explained in more detail later.
  • the control unit 60 can be connected to each separator of each level of separators as well as to the control unit 55 of each group of radiating elements.
  • the calibration system 10 is able to implement at least certain steps of the calibration process of the transmitting network antenna 11. This process will now be described in detail with reference to Figure 5 presenting a flowchart of its steps.
  • This method aims to calibrate the transmitting radiating elements during operation in nominal mode of the transmitting network antenna 11. In other words, the steps described below are implemented during the transmission of useful data by the transmitting antenna 11 without significant degradation of the quality of its service.
  • the calibration system 10 selects an emission radiating element to test.
  • the selection can be done for example according to a predetermined rule.
  • This rule can for example include the selection of a radiating element according to an order defined by its position on the slab and/or the corresponding pattern.
  • the calibration system 10 selects several radiating emission elements to test. These radiating emission elements to be tested are for example from the same group or are neighbors. In such a case, steps 1 15 to 160 described below are implemented in parallel for each of the selected emission radiating elements to be tested, using a particular modulation specific to each emission radiating element to be tested. The calibration signal therefore remains the same for all of the radiating emission elements to be tested. Step 130 also remains the same for all of the radiating emission elements to be tested.
  • the calibration modem 57 generates a calibration signal and injects it in place of or in addition to the nominal elementary signal to be emitted by the radiating emission element to be tested.
  • the calibration signal alone or combined with the nominal elementary signal to be emitted by this element.
  • the calibration signal can be injected at the level of the modem 33 or at the level of any separator described above or at the level of the control unit 55 associated with the radiating emission element to be tested.
  • the elementary signals to be emitted from at least certain radiating emission elements can then be summed or replaced by the calibration signal.
  • control unit 60 introduces a particular modulation into the elementary signal to be transmitted by the radiating emission element to be tested. This can be done by, for example, directly controlling the control unit 55 associated with the radiating emission element to be tested.
  • Another technique can be to emit several different particular modulations in parallel, one per radiating element of the group considered.
  • the elementary signals coming from radiating elements other than the element radiant emission to be tested can be rejected or measured during step 150 described below, using these particular modulations.
  • the particular modulation may present an amplitude-phase, or amplitude/delay or combined amplitude-phase-delay code which is superimposed on the elementary signal formed for the radiating emission element to be tested during the previous step.
  • the particular modulation introduced into the elementary signal at this stage may be a code having good autocorrelation and/or intercorrelation properties.
  • the transmission network antenna 11 emits a beam of elementary signals (that is to say nominal elementary signals except those which have been modified by the calibration signal and possibly, by modulation particular) by all the radiating elements 42-1, ..., 42-M.
  • a beam of elementary signals that is to say nominal elementary signals except those which have been modified by the calibration signal and possibly, by modulation particular
  • the calibration modem 57 uses one of the reception radiating elements 58 to receive a signal formed from the transmitted beam.
  • this reception radiating element 58 is done according to its position relative to the emission radiating element to be tested. For example, the selection is made so that the receiving radiating element 58 has maximum coupling with the transmitting radiating element to be tested.
  • the radiating receiving element 58 is selected so as to be:
  • the selection of the receiving radiating element 58 is done dynamically among all the radiating elements 42-1, ..., 42-M.
  • the calibration system 10 can for example select one of the radiating elements 42-1, ..., 42-M other than the radiating element to be tested and then switch it to the reception mode.
  • the selection of the reception radiating element 58 is made from a predetermined set of radiating elements operating in reception mode.
  • This set is for example predetermined statically, for example for the entire life cycle of the antenna. In the latter case, the elements of this set operate for example always in reception mode.
  • the receiving radiator 58 may be part of a group of receiving radiators. In such a case, only this element radiating on the group for example, can be used, the others being attenuated as much as possible or each of the radiating reception elements is requested.
  • control unit 60 separates the elementary signal received from the transmitting radiating element to be tested from the other elementary signals thanks to the application of the code corresponding to the particular modulation introduced during the emission.
  • steps 120 to 150 is illustrated schematically in Figure 6.
  • the element Rxk (p,q) corresponds to the receiving radiating element 58
  • the element Txk(i,j) corresponds to the radiating element to be tested
  • the element Tx u ( r,s) corresponds to any other radiating emission element having mutual coupling with the element Rxk (p,q). It is clear that in practice, several elements Tx u (r,s) present a mutual coupling with the element Rxk (p,q). However, to facilitate the understanding of Figure 6, a single element Tx u (r,s) is represented there.
  • the nominal elementary signal to be transmitted by the two elements Tx k (i,j) and Tx u (r,s) is controlled by respectively the control bus SPI_k introducing the code CTx(i,j), and SPI_u in Figure 6
  • the signal Ka_Tx k sum of the nominal signal and the calibration signal or only the calibration signal, is multiplied by the nominal signal CTx(i,j) of the element Txk(i,j).
  • the signal Ka_Tx u sum of the nominal signal and the calibration signal like Ka_Txk, or only nominal signal is not modulated by any particular modulation.
  • the elementary signals emitted by the two Tx elements then form a beam of elementary signals which is received by the radiating receiving element Rxk (p,q) thanks to mutual coupling with each of the Tx elements illustrated.
  • Such mutual coupling is denoted in Figure 6 as MC(ij,pq) and MC(rs,pq).
  • the code CRx(p,q) is used to extract from the emitted beam the elementary signal emitted by the radiating element Txk(i,j).
  • the control unit 60 compares the elementary signal extracted during the previous step with the elementary signal emitted by the radiating emission element to be tested. This is possible because the calibration modem 57 knows the calibration signal transmitted as well as the time of its transmission. This comparison may include, for example, a measurement of the difference in phase, delay, amplitude between the calibration signal which was transmitted and that received via coupling between the transmitting radiating element to be tested and the radiating reception element 58 allowing the analysis of variations in relation to the calibration table.
  • the number of measurements is advantageously greater than 1 and less, for example, than 10 or 100.
  • control unit 60 analyzes the previous comparison and corrects the calibration parameters of the radiating element to be tested.
  • these parameters are for example corrected so as to minimize the difference between the calibration signal which was transmitted and that received.
  • steps 1 10 to 160 are repeated in relation to another radiating element.
  • the invention makes it possible to calibrate a transmitting network antenna throughout its life cycle without degradation of the service provided.
  • the transmitting network antenna operates normally and the calibration signal introduced at one or more radiating elements does not degrade the quality of service provided by this antenna.
  • a particular modulation is used to distinguish the elementary signals emitted by different radiating elements and thus makes it possible to calibrate each of the radiating elements one by one.
  • the method according to the invention can be applied an unlimited number of times for all the radiating elements.
  • Each calibration signal introduced can be controlled and varied, for example to adapt the calibration to a particular type of variations that may occur throughout the life cycle of the array antenna.
  • This calibration can be carried out by the antenna autonomously, that is to say without using any other means.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un procédé de calibration d'une antenne réseau d'émission (11), comprenant les étapes suivantes : - sélection (110) d'au moins un élément rayonnant d'émission à tester; - formation (115) d'un signal élémentaire à émettre par élément rayonnant d'émission à tester par injection d'un signal de calibration; - introduction (120) d'une modulation particulière dans le signal élémentaire à émettre par élément rayonnant d'émission à tester; - émission (130) d'un faisceau de signaux élémentaires; - réception (140) par élément rayonnant de réception d'un signal; - extraction (150) du signal reçu d'un signal élémentaire émis correspondant à l'élément rayonnant d'émission à tester; - comparaison (155) du signal élémentaire extrait avec le signal élémentaire émis; - correction (160) de paramètres de calibration de l'élément rayonnant d'émission à tester.

Description

DESCRIPTION
TITRE :
Procédé de calibration d’une antenne réseau d’émission à commande de phase de type AESA et système de calibration associé
La présente invention concerne un procédé de calibration d’une antenne réseau d’émission à commande de phase de type AESA.
La présente invention concerne également un système de calibration associé à un tel procédé.
En particulier, le domaine technique de l’invention concerne les antennes réseau à commande de phase (ou « phased array antenna » en anglais) et notamment les antennes réseau de type AESA (de l’anglais « Active Electronically Scanned Array »).
De manière connue en soi, le pointage bidimensionnel selon une direction par une telle antenne est obtenu par applications de poids de phase (et/ou de retard) et d’amplitude appropriés aux éléments rayonnants.
Ces amplitudes et phases peuvent être générées par commandes numériques sur des composants analogiques, appelés également composants ABF (de l’anglais « Analog Beam Forming »). Ces composants peuvent comprendre différents amplificateurs à gain commandable, déphaseurs programmables, lignes à retards programmables, etc.
Le type d’antenne précité est utilisable dans la radiocommunication en général (par exemple de type Satcom GEO, MEO, LEO, bandes X, Ku, Ka, etc.) ainsi que dans les radars.
Pour ce type d’antenne, il existe un besoin consistant à garantir les niveaux de lobes secondaires vis-à-vis des normes de radiocommunication. Pour cela, il est généralement nécessaire d’effectuer un calibrage de différents éléments formant l’antenne suite à des variations intervenues lors de son cycle de vie.
Ces variations peuvent intervenir dans les différents composants de l’antenne et peuvent être causées par de multiples raisons. Parmi ces raisons, on peut citer notamment les conditions externes (température, humidité, etc.), l’alimentation, les vibrations, le vieillissement de matériaux, etc.
L’état de la technique propose déjà quelques méthodes de calibration de ce type d’antenne.
Ainsi, une de ces méthodes consiste à effectuer une calibration purement en usine en espérant que cette calibration pourra durer toute la durée de vie de l’antenne. Une autre méthode de calibration consiste à déterminer des périodes de maintenance lors desquelles l’antenne n’est pas opérationnelle.
On conçoit alors que les méthodes de l’état de la technique ne sont pas satisfaisantes et ne permettent notamment pas d’effectuer une calibration régulière de l’antenne réseau sans interrompre son fonctionnement.
Un des objectifs de la présente invention est de proposer une calibration régulière d’une antenne réseau de type AESA tout au long de son cycle de vie et cela sans interruption de son fonctionnement nominal. De plus, la calibration selon l’invention peut être mise en œuvre par l’antenne réseau elle-même, c’est-à-dire de manière autonome.
À cet effet, l’invention concerne un procédé de calibration d’une antenne réseau d’émission à commande de phase de type AESA, l’antenne réseau d’émission comprenant :
- une pluralité d’éléments rayonnants d’émission ;
- au moins un élément rayonnant de réception disposé parmi les éléments rayonnants d’émission ;
- un module analogique de formation de faisceaux apte à former pour chaque élément rayonnant d’émission un signal nominal élémentaire à émettre à partir d’un signal radiofréquence ;
- un modem apte à générer le signal radiofréquence ;
Le procédé comprend les étapes suivantes :
- sélection d’au moins un élément rayonnant d’émission à tester ;
- formation d’un signal élémentaire à émettre par élément rayonnant d’émission à tester par injection d’un signal de calibration en place ou en supplément du signal nominal élémentaire à émettre par cet élément rayonnant d’émission à tester ;
- introduction d’une modulation particulière dans le signal élémentaire à émettre par élément rayonnant d’émission à tester ;
- émission d’un faisceau de signaux élémentaires par l’ensemble des éléments rayonnants d’émission ;
- réception par élément rayonnant de réception d’un signal formé du faisceau émis via un couplage entre l’élément rayonnant d’émission à tester et cet élément rayonnant de réception ;
- extraction du signal reçu d’un signal élémentaire émis correspondant à l’élément rayonnant d’émission à tester en utilisant la modulation particulière ;
- comparaison du signal élémentaire extrait avec le signal élémentaire émis par l’élément rayonnant d’émission à tester ; - correction de paramètres de calibration de l’élément rayonnant d’émission à tester en fonction de ladite comparaison.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le procédé comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- les étapes du procédé sont réitérées pour chaque élément rayonnant d’émission de l’antenne réseau d’émission à calibrer ;
- les étapes du procédé sont réitérées lors du fonctionnement de l’antenne réseau d’émission en mode nominal ;
-l’introduction de la modulation particulière comprend l’introduction dans le signal élémentaire à émettre par l’élément rayonnant d’émission à tester d’un code en phase et/ou en retard et/ou en amplitude ;
- lorsque lors de l’étape de sélection plusieurs éléments rayonnants d’émission à tester sont sélectionnés, les autres étapes du procédé sont mises en œuvre en parallèle pour chacun des éléments rayonnants d’émission à tester sélectionné en utilisant une modulation propre à chacun des éléments rayonnants d’émission à tester ;
- les paramètres de calibration d’un élément rayonnant d’émission comprennent des poids de phase et/ou de retard et/ou d’amplitude associés à cet élément rayonnant d’émission ;
- l’élément rayonnant de réception fonctionne à la même fréquence que l’élément rayonnant d’émission à tester ;
- l’élément rayonnant de réception est disposée selon l’une des possibilités :
- dans un même motif que l’élément rayonnant d’émission à tester ;
- dans une même dalle l’élément rayonnant d’émission à tester mais dans un motif différent ;
- dans une dalle autre que la dalle de l’élément rayonnant d’émission à tester.
- l’étape de comparaison du signal élémentaire extrait avec le signal élémentaire émis par l’élément rayonnant d’émission à tester comprend une mesure de la différence de phase et/ou de retard et/ou d’amplitude entre le signal de calibration émis et celui reçu via couplage entre l’élément rayonnant d’émission à tester et l’élément rayonnant de réception ;
- le signal de calibration est injecté dans un signal nominal à émettre par l’antenne réseau d’émission au niveau du modem ou au niveau d’un motif comprenant l’élément rayonnant d’émission à tester.
La présente invention a également pour objet un système de calibration d’une antenne réseau d’émission à commande de phase de type AESA, comprenant un modem de calibration ; un circuit de réception raccordant au moins un élément rayonnant de réception au modem de calibration et une unité de pilotage.
Le système de calibration est configuré pour mettre en œuvre au moins certaines étapes du procédé tel que défini précédemment.
Ces caractéristiques et avantages de l’invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- [Fig. 1] la figure 1 est une vue schématique d’un système de calibration d’une antenne réseau d’émission à calibrer, selon l’invention ;
- [Fig. 2] la figure 2 est une vue schématique d’un module d’émission de l’antenne réseau d’émission de la figure 1 ;
- [Fig. 3] la figure 3 est une vue schématique d’un motif faisant partie du module d’émission de la figure 2 ;
- [Fig. 4] la figure 4 est une vue schématique d’une unité de contrôle associée à un groupe d’éléments rayonnants du motif de la figure 3 ;
- [Fig. 5] la figure 5 est un organigramme d’un procédé de calibration mis en œuvre au moins partiellement par le système de calibration de la figure 1 ; et
- [Fig. 6] la figure 6 est un schéma illustrant la mise en œuvre d’au moins certaines étapes du procédé de la figure 5.
La figure 1 illustre en effet un système de calibration 10 d’une antenne réseau d’émission à calibrer 11. Ce système de calibration 10 est intégré dans l’antenne 11 .
L’antenne réseau d’émission à calibrer 11 est une antenne réseau à commande de phase de type AESA (de l’anglais « Active Electronically Scanned Array »). Cette antenne réseau 11 comprend un ensemble d’émission 25 adapté pour émettre des signaux radioélectriques vers une autre antenne.
L’ensemble d’émission 25 comprend un module d’émission 31 permettant d’émettre un faisceau de signaux élémentaires, un module de formation de faisceaux 32 permettant de former un faisceau de signaux élémentaires à partir d’un signal radiofréquence, un modem 33 permettant de générer le signal radiofréquence à partir des données utiles et un module de commande 34 permettant de contrôler le fonctionnement des composants de l’ensemble d’émission 25.
Le module de commande 34 est par exemple de type ACU (de l’anglais « Antenna Control Unit ») utilisable pour pointer l’antenne d’émission 11 dans la direction désirée. Ce module 34 est notamment configuré pour contrôler le fonctionnement du module de formation de faisceaux 32 et du module d’émission 31. Le module de commande 34 comprend notamment une table de calibration comprenant des paramètres de calibration pour chaque élément rayonnant expliqué plus en détail par la suite. Ces paramètres de calibration comprennent notamment des poids de phase (et/ou de retard) et d’amplitude devant être appliqués à l’élément rayonnant correspondant lors de l’émission d’un signal élémentaire.
Le modem 33 est par exemple connu en soi. Il permet notamment de générer un signal radiofréquence à partir de données utiles. Les données utiles sont les données à transmettre par l’antenne d’émission 11 qui sont générées par exemple par une unité de calcul externe.
La figure 2 illustre un exemple d’agencement respectif du module d’émission 31 et du module de formation de faisceaux 32.
Dans l’exemple de cette figure 2, le module d’émission 31 comprend une pluralité de dalles 40-1 , 40-N. Les dalles 40-1 , ... , 40-N présentent des entités physiques différentes agencées par exemple sur un support de l’antenne d’émission 11 de manière séparée l’une de l’autre. Les dalles 40-1 , ... , 40-N sont par exemple sensiblement identiques entre elles. À titre d’exemple, le nombre N de dalles varie par exemple entre 1 à 10.
Chaque dalle 40-1 , ... , 40-N comprend une pluralité de motifs 41 -1 , ... , 41 -K disposés sur une surface extérieure de cette dalle. Comme cela est visible sur la figure 2, ces motifs forment par exemple au moins deux lignes et au moins deux colonnes sur la surface de la dalle correspondante. Selon d’autres exemples, les éléments rayonnants peuvent être disposés en cercle ou avoir toute autre disposition et les motifs peuvent être adaptés à cette disposition. La taille d’un motif peut être choisie pour éviter une calibration intra-motif de type élément rayonnant par élément rayonnant par exemple. Le nombre K de motifs par dalle varie par exemple de 4 à 16.
Chaque motif 41 -1 , ... , 41 -K présente par exemple un circuit imprimé sur lequel sont disposés une pluralité d’éléments rayonnants. Selon un autre exemple, les éléments rayonnants peuvent être des cornets. Les motifs 41 -1 , ... , 41-K sont par exemple sensiblement analogues entre eux. Ainsi, par la suite, seul le motif 41 -1 sera expliqué plus en détail en référence à la figure 3.
En référence à cette figure 3, le motif 41 -1 comprend une pluralité d’éléments rayonnants 42-1 , ... , 42-M. Dans l’exemple de cette figure, le nombre L d’éléments rayonnants est égal à 64. Les éléments rayonnants 42-1 , ... , 42-M forment une matrice sur le motif 41 -1 correspondant. Par ailleurs, les éléments rayonnants 42-1 , ... , 42-M sont regroupés en une pluralité de groupes au sein du même motif 41 -1. Dans l’exemple de la figure 3, chaque groupe est composé de quatre éléments rayonnants 42-1 , ... , 42-M adjacents. Dans cet exemple, 16 groupes d’éléments rayonnants sont donc formés. Chaque groupe d’éléments rayonnants est contrôlé par une même unité de contrôle, comme cela sera expliqué plus en détail par la suite.
Le module de formation de faisceaux 32 est un module analogique permettant de générer un signal élémentaire à transmettre pour chaque élément rayonnant 42-1 , ... , 42- M à partir du signal radiofréquence délivré par le modem 33.
Pour ce faire, le module de formation de faisceaux 32 comprend une unité de conversion en émission 45 par exemple de type BUC (de l’anglais « Block Up Converter ») permettant de convertir la fréquence du signal radiofréquence délivré par le modem 33 en une fréquence à émettre dans une gamme, telle que par exemple la bande « L », « Ku » ou « Ka ».
Le module de formation de faisceaux 32 comprend en outre au moins trois niveaux de séparateurs de signaux permettant de générer un signal élémentaire pour chaque élément rayonnant 42-1 , ... , 42-M. Ces séparateurs présentent des amplificateurs à gain commandable et des déphaseurs (et/ou des retards) programmables permettant de générer un faisceau de signaux élémentaires selon des techniques connues en soi.
En particulier, comme cela est visible sur la figure 2, un premier niveau de séparateurs comprend un seul séparateur 51 permettant de séparer le signal délivré par l’unité de conversion en émission 45 entre les dalles 40-1 , ... , 41-N. Un deuxième niveau de séparateurs comprend N séparateurs 52-1 , ... , 52-N. Chaque séparateur du deuxième niveau 52-1 , ... , 52-N est associé à l’une des dalles 40-1 , ... , 40-N et permet de séparer le signal reçu par cette dalle entre les différents motifs 41 -1 , ... , 41 -K. Enfin, un troisième niveau de séparateurs comprend par chaque motif 41 -1 , ... , 41-K dans chaque dalle 40-1 , ... , 40-N, un séparateur 53 permettant de séparer le signal délivré au motif correspondant entre les différents groupes d’éléments rayonnants formant ce motif. Un tel séparateur 53 est visible sur la figure 3.
Le module de formation de faisceaux 32 comprend en outre une unité de contrôle 55 associée à chaque groupe d’éléments rayonnants et permettant de générer un signal élémentaire pour chaque élément rayonnant de ce groupe à partir du signal délivré par le séparateur 53 correspondant du troisième niveau.
Un exemple d’une telle unité de contrôle 55 est représenté sur la figure 4. Selon cet exemple, l’unité de contrôle 55 est associée à un groupe d’éléments rayonnants formé de quatre éléments rayonnants 42-1 , ... , 42-M. Ainsi, à partir d’un signai s délivré par le séparateur 53 correspondant, cette unité 55 permet de générer 4 signaux élémentaires pour les éléments rayonnants 42-1 , ... , 42-M correspondants, selon une logique prédéterminée. Comme indiqué précédemment, le système de calibration 10 est intégré dans l’antenne 11.
En particulier, le système de calibration 10 permet d’injecter un signal de calibration dans un signal nominal à émettre par l’antenne 11 et puis, de recevoir via un couplage mutuel entre au moins certains éléments rayonnants ce signal de calibration pour le comparer avec le signal de calibration émis initialement. La calibration se fait par élément rayonnant et pour distinguer le signal de calibration émis par un élément rayonnant donné, une modulation particulière est introduite dans le signal élémentaire à émettre par cet élément rayonnant.
Pour ce faire, le système de calibration 10 comprend un modem de calibration 57 intégré par exemple dans le module de contrôle 34 de l’antenne 11 et permettant de générer un signal de calibration à émettre par un ou plusieurs éléments rayonnants. Selon un exemple de réalisation, ce modem de calibration 57 est apte à injecter le signal de calibration dans le signal radiofréquence généré par le modem 33. Pour cela, une unité de sommation des signaux peut être disposée en amont de l’unité de conversion en émission 45. Dans un tel cas, le signal de calibration est sommé avec le signal nominal à émettre par l’antenne 1 1 . Selon un autre exemple de réalisation, le modem de calibration 57 est apte à injecter le signal de calibration en aval de chaque séparateur 52-1 , 52-N dans le signal destiné au motif correspondant à l’élément rayonnant à tester ou en aval de chaque séparateur 53 dans le signal destiné au groupe d’éléments rayonnants correspondant à l’élément rayonnant à tester.
Le système de calibration 10 comprend en outre un circuit de réception raccordant au moins un élément rayonnant de chaque motif 41 -1 , ... , 41 -K au modem de calibration 57. En particulier, un tel élément rayonnant est appelé par la suite élément rayonnant de réception et est choisi parmi les éléments rayonnants 42-1 , ... , 42-M décrits précédemment. Dans l’exemple de la figure 3, un groupement de quatre éléments rayonnants de réception 58 est choisi parmi l’ensemble des éléments rayonnants 42-1 , ... , 42-M du motif 41 -1 .
Avantageusement, les éléments rayonnants de réception 58 choisis dans un motif correspondent au même groupe d’éléments rayonnants et sont donc pilotés par une même unité de contrôle 55. Possiblement, un seul des quatre éléments rayonnants de réception est utilisé.
Encore plus avantageusement, cette unité de contrôle 55 est apte à basculer le mode de fonctionnement des éléments rayonnants 58 correspondants entre le mode de réception et le mode d’émission. Dans certains modes de réalisation, chaque élément rayonnant 42-1 , ... , 42-M peut être basculé entre le mode de réception et le mode d’émission par l’unité de contrôle 55 associée à cet élément rayonnant. Les éléments rayonnants de réception 58 et d’émission fonctionnent à la même fréquence.
Il est clair que la position respective des éléments rayonnants de réception 58 et des éléments rayonnants d’émission détermine le couplage entre ces éléments. Ce couplage permet à au moins certains éléments rayonnants de réception 58 de recevoir des signaux élémentaires issus d’au moins certains éléments rayonnants d’émission. Avantageusement, selon l’invention, le couplage entre chaque couple d’éléments rayonnants est connu et par exemple stocké dans une base de données dédiée.
Pour connecter les éléments rayonnants de réception 58 au circuit de réception, chaque motif 41 -1 , ... , 41 -K comprend par exemple un connecteur Rx adapté.
Le circuit de réception du système de calibration 10 comprend en outre une unité de conversion en réception 59. Comme cela est visible sur la figure 2, cette unité de conversion en réception 59 est intégrée dans le module de formation de faisceaux 32 et son rôle est inverse à celui de l’unité de conversion en émission 45. En particulier, l’unité de conversion en réception 59 est par exemple également de type BUC et permet de convertir des signaux reçus par le circuit de réception en signaux radiofréquence compatibles avec le modem de calibration 57. Dans un mode de réalisation, l’unité de conversion en réception 59 et l’unité de conversion en émission 45 forment une unité commune étant donné que l’émission et la réception se font à la même fréquence.
Enfin, le système de calibration 10 comprend une unité de pilotage 60 apte à contrôler le fonctionnement du modem de calibration 57 et du circuit de réception. Cette unité de pilotage 60 est intégrée par exemple dans le module de contrôle 34 de l’antenne 11. L’unité de pilotage 60 permet en outre d’introduire une modulation particulière dans le signal élémentaire émis par chaque élément rayonnant d’émission, comme cela sera expliqué plus en détail par la suite. Pour ce faire, l’unité de pilotage 60 peut être raccordée à chaque séparateur de chaque niveau de séparateurs ainsi que à l’unité de contrôle 55 de chaque groupe d’éléments rayonnants.
Le système de calibration 10 est apte à mettre en œuvre au moins certaines étapes du procédé de calibration de l’antenne réseau d’émission 11. Ce procédé sera désormais décrit en détail en référence à la figure 5 présentant un organigramme de ses étapes.
Ce procédé a pour but de calibrer les éléments rayonnants d’émission lors du fonctionnement en mode nominal de l’antenne réseau d’émission 11. Autrement dit, les étapes décrites ci-dessous sont mises en œuvre pendant la transmission des données utiles par l’antenne d’émission 11 sans dégradation significative de la qualité de son service. Lors d’une étape initiale 110, le système de calibration 10 sélectionne un élément rayonnant d’émission à tester.
La sélection peut se faire par exemple selon une règle prédéterminée. Cette règle peut par exemple comprendre la sélection d’un élément rayonnant selon un ordre défini par sa position sur la dalle et/ou le motif correspondant(e).
Selon une variante, lors de cette étape, le système de calibration 10 sélectionne plusieurs éléments rayonnants d’émission à tester. Ces éléments rayonnants d’émission à tester sont par exemple d’un même groupe ou sont voisins. Dans un tel cas, les étapes 1 15 à 160 décrites ci-dessous sont mises en œuvre en parallèle pour chacun des éléments rayonnants d’émission à tester sélectionné, en utilisant une modulation particulière propre à chaque élément rayonnant d’émission à tester. Le signal de calibration reste donc le même pour l’ensemble des éléments rayonnants d’émission à tester. L’étape 130 reste également la même pour l’ensemble des éléments rayonnants d’émission à tester.
Lors d’une étape suivante 1 15, le modem de calibration 57 génère un signal de calibration et l’injecte en place ou en supplément du signal élémentaire nominal à émettre par l’élément rayonnant d’émission à tester. Ainsi, par la suite, par signal élémentaire à émettre par l’élément rayonnant d’émission à tester, on entend le signal de calibration seul ou combiné avec le signal élémentaire nominal à émettre par cet élément.
Selon différents exemples de réalisation, le signal de calibration peut être injecté au niveau du modem 33 ou au niveau de tout séparateur décrit précédemment ou alors au niveau de l’unité de contrôle 55 associée à l’élément rayonnant d’émission à tester. En fonction du niveau de l’injection, les signaux élémentaires à émettre d’au moins certains éléments rayonnants d’émission peuvent alors être sommés ou remplacés par le signal de calibration.
Lors d’une étape suivante 120, l’unité de pilotage 60 introduit une modulation particulière dans le signal élémentaire à émettre par l’élément rayonnant d’émission à tester. Cela peut se faire en pilotant par exemple directement l’unité de contrôle 55 associée à l’élément rayonnant d’émission à tester.
En outre, différentes techniques peuvent être utilisées pour introduire cette modulation particulière seulement dans l’un des éléments rayonnants d’émission parmi l’ensemble des éléments rayonnants d’émission contrôlés par l’unité de contrôle 55 correspondante. Par exemple, il est possible d’atténuer le niveau de puissance sur les éléments rayonnants autres que l’élément rayonnant d’émission à tester.
Une autre technique peut être d’émettre plusieurs modulations particulières différentes en parallèle, une par élément rayonnant du groupement considéré. Dans un tel cas, les signaux élémentaires issues des éléments rayonnants autres que l’élément rayonnant d’émission à tester pourront être rejetés ou mesurés lors de l’étape 150 décrite ci-dessous, en utilisant ces modulations particulières.
La modulation particulière peut présenter un code d’amplitude-phase, ou amplitude/retard ou combiné amplitude-phase-retard qui est superposé au signal élémentaire formé pour l’élément rayonnant d’émission à tester lors de l’étape précédente.
À titre d’exemple, la modulation particulière introduite dans le signal élémentaire à ce stade peut être un code ayant de bonnes propriétés d’autocorrélation et/ou d’intercorrélation.
Lors d’une étape suivante 130, l’antenne réseau d’émission 11 émet un faisceau de signaux élémentaires (c’est-à-dire signaux élémentaires nominaux sauf ceux qui ont été modifiés par le signal de calibration et éventuellement, par la modulation particulière) par l’ensemble des éléments rayonnants 42-1 , ... , 42-M.
Lors d’une étape suivante 140, le modem de calibration 57 utilise l’un des éléments rayonnants de réception 58 pour recevoir un signal formé du faisceau émis.
La sélection de cet élément rayonnant de réception 58 se fait en fonction de sa position par rapport à l’élément rayonnant d’émission à tester. Par exemple, la sélection se fait de sorte que l’élément rayonnant de réception 58 présente un couplage maximal avec l’élément rayonnant d’émission à tester.
Selon différents exemples de l’invention, l’élément rayonnant de réception 58 est sélectionné de sorte à être :
- dans un même motif que l’élément rayonnant d’émission à tester ; ou
- dans une même dalle que l’élément rayonnant d’émission à tester mais dans un motif différent ; ou
- dans une dalle autre que la dalle de l’élément rayonnant d’émission à tester.
Selon un mode réalisation, la sélection de l’élément rayonnant de réception 58 se fait de manière dynamique parmi l’ensemble des éléments rayonnants 42-1 , ... , 42-M. Dans un tel cas, le système de calibration 10 peut par exemple sélectionner l’un des éléments rayonnants 42-1 , ... , 42-M autre que l’élément rayonnant à tester et puis, le basculer dans le mode de réception.
Selon un autre mode de réalisation, la sélection de l’élément rayonnant de réception 58 se fait parmi un ensemble prédéterminé d’éléments rayonnants fonctionnant en mode réception. Cet ensemble est par exemple prédéterminé de manière statique, par exemple pour tout le cycle de vie de l’antenne. Dans ce dernier cas, les éléments de cet ensemble fonctionnent par exemple toujours en mode de réception.
Dans certaines modes de réalisation, l’élément rayonnant de réception 58 peut faire partie d’un groupe d’éléments rayonnants de réception. Dans un tel cas, seul cet élément rayonnant sur le groupe par exemple, peut être utilisé, les autres étant atténués au maximum ou chacun des éléments rayonnants de réception est sollicité.
Lors d’une étape suivante 150, l’unité de pilotage 60 sépare le signal élémentaire reçu de l’élément rayonnant d’émission à tester des autres signaux élémentaires grâce à l’application du code correspondant à la modulation particulière introduite lors de l’émission.
La mise en œuvre des étapes 120 à 150 est illustrée schématiquement sur la figure 6.
En particulier, sur cette figure, l’élément Rxk (p,q) correspond à l’élément rayonnant de réception 58, l’élément Txk(i,j) correspond à l’élément rayonnant à tester et l’élément Txu(r,s) correspond à tout autre élément rayonnant d’émission présentant un couplage mutuel avec l’élément Rxk (p,q). Il est clair qu’en pratique, plusieurs éléments Txu(r,s) présentent un couplage mutuel avec l’élément Rxk (p,q). Toutefois, pour faciliter la compréhension de la figure 6, un seul élément Txu(r,s) y est représenté.
Le signal élémentaire nominal à émettre par les deux éléments Txk(i,j) et Txu(r,s) est contrôlé par respectivement le bus de contrôle SPI_k introduisant le code CTx(i,j), et SPI_u sur la figure 6. Le signal Ka_Txk, somme du signal nominal et du signal de calibration ou seulement signal de calibration, est multiplié par le signal nominal CTx(i,j) de l’élément Txk(i,j). De plus, dans l’exemple de cette figure, le signal Ka_Txu, somme du signal nominal et du signal de calibration comme Ka_Txk, ou seulement signal nominal n’est pas modulé par une modulation particulière quelconque.
Les signaux élémentaires émis par les deux éléments Tx forment alors un faisceau de signaux élémentaires qui est reçu par l’élément rayonnant de réception Rxk (p,q) grâce au couplage mutuel avec chacun des éléments Tx illustrés. Un tel couplage mutuel est dénoté sur la figure 6 comme MC(ij,pq) et MC(rs,pq).
Enfin, dans l’exemple de la figure 6, le code CRx(p,q) est utilisé pour extraire du faisceau émis le signal élémentaire émis par l’élément rayonnant Txk(i,j).
Dans un autre exemple, plusieurs codes CRx(p,q) différents sont utilisés, si plusieurs éléments rayonnants d’émission sont testés en parallèle, mais appliqués et répartis sur plusieurs éléments rayonnants de réception, via le contrôle SPI_k’, ou appliqués en parallèle lors de la démodulation de la calibration.
Lors d’une étape suivante 155, l’unité de pilotage 60 compare le signal élémentaire extrait lors de l’étape précédente avec le signal élémentaire émis par l’élément rayonnant d’émission à tester. Cela est possible car le modem de calibration 57 connaît le signal de calibration émis ainsi que le moment de son émission. Cette comparaison peut comprendre, par exemple, une mesure de la différence de phase, de retard, d’amplitude entre le signal de calibration qui a été émis et celui reçu via couplage entre l’élément rayonnant d’émission à tester et l’élément rayonnant de réception 58 permettant l’analyse des variations par rapport à la table calibration.
Lors de cette étape, plusieurs mesures de durées multiples de la longueur du code sur le signal extrait peuvent par exemple être faites pour améliorer la précision. Le nombre de mesures est avantageusement supérieur à 1 et inférieur par exemple à 10 ou 100.
Lors de l’étape suivante 160, l’unité de pilotage 60 analyse la comparaison précédente et corrige les paramètres de calibration de l’élément rayonnant à tester. En particulier, ces paramètres sont par exemple corrigés de sorte à minimiser la différence entre le signal de calibration qui a été émis et celui reçu.
Puis, les étapes 1 10 à 160 sont réitérées en relation avec un autre élément rayonnant.
On conçoit alors que la présente invention présente un certain nombre d’avantages.
En particulier, l’invention permet de calibrer une antenne réseau d’émission tout au long de son cycle de vie sans dégradation du service fourni. En effet, lors de la calibration, l’antenne réseau d’émission fonctionne normalement et le signal de calibration introduit au niveau d’un ou plusieurs éléments rayonnants ne dégrade pas la qualité de service fourni par cette antenne. Une modulation particulière est utilisée pour distinguer les signaux élémentaires émis par différents éléments rayonnants et permet ainsi de calibrer un par un chacun des éléments rayonnants. De plus, le procédé selon l’invention peut être appliqué un nombre illimité de fois pour tous les éléments rayonnants. Chaque signal de calibration introduit peut être contrôlé et varié par exemple pour adapter la calibration à un type particulier de variations qui peuvent survenir tout au long du cycle de vie de l’antenne réseau. Cette calibration peut être effectuée par l’antenne de manière autonome, c’est-à- dire sans utilisation de tout autre moyen. Enfin, grâce à l’invention, il est possible aussi de tester en parallèle plusieurs éléments rayonnants d’émission. Pour cela, il suffit d’appliquer une modulation particulière propre à chacun des éléments rayonnants à tester.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de calibration d’une antenne réseau d’émission (1 1 ) à commande de phase de type AESA, l’antenne réseau d’émission (11 ) comprenant :
- une pluralité d’éléments rayonnants d’émission ;
- au moins un élément rayonnant de réception (58) disposé parmi les éléments rayonnants d’émission ;
- un module analogique de formation de faisceaux (32) apte à former pour chaque élément rayonnant d’émission un signal nominal élémentaire à émettre à partir d’un signal radiofréquence ;
- un modem (33) apte à générer le signal radiofréquence ; le procédé comprenant les étapes suivantes :
- sélection (1 10) d’au moins un élément rayonnant d’émission à tester ;
- formation (1 15) d’un signal élémentaire à émettre par l’élément rayonnant d’émission à tester par injection d’un signal de calibration en place ou en supplément du signal nominal élémentaire à émettre par cet élément rayonnant d’émission à tester ;
- introduction (120) d’une modulation particulière dans le signal élémentaire à émettre par l’élément rayonnant d’émission à tester ;
- émission (130) d’un faisceau de signaux élémentaires par l’ensemble des éléments rayonnants d’émission (42-1 , 42-M) ;
- réception (140) par l’élément rayonnant de réception (58) d’un signal formé du faisceau émis via un couplage entre l’élément rayonnant d’émission à tester et cet élément rayonnant de réception (58) ;
- extraction (150) du signal reçu d’un signal élémentaire émis correspondant à l’élément rayonnant d’émission à tester en utilisant la modulation particulière ;
- comparaison (155) du signal élémentaire extrait avec le signal élémentaire émis par l’élément rayonnant d’émission à tester ;
- correction (160) de paramètres de calibration de l’élément rayonnant d’émission à tester en fonction de ladite comparaison.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel les étapes du procédé sont réitérées pour chaque élément rayonnant d’émission de l’antenne réseau d’émission (11 ) à calibrer.
3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les étapes du procédé sont réitérées lors du fonctionnement de l’antenne réseau d’émission (11 ) en mode nominal.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’introduction de la modulation particulière comprend l’introduction dans le signal élémentaire à émettre par l’élément rayonnant d’émission à tester d’un code en phase et/ou en retard et/ou en amplitude.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lorsque lors de l’étape de sélection (110) plusieurs éléments rayonnants d’émission à tester sont sélectionnés, les autres étapes du procédé sont mises en œuvre en parallèle pour chacun des éléments rayonnants d’émission à tester sélectionné en utilisant une modulation propre à chacun des éléments rayonnants d’émission à tester.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les paramètres de calibration d’un élément rayonnant d’émission comprennent des poids de phase et/ou de retard et/ou d’amplitude associés à cet élément rayonnant d’émission.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément rayonnant de réception (58) fonctionne à la même fréquence que l’élément rayonnant d’émission à tester.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément rayonnant de réception (35) est disposée selon l’une des possibilités :
- dans un même motif (41 -1 , ... , 41-K) que l’élément rayonnant d’émission à tester ;
- dans une même dalle (40-1 , ... , 40-N) que l’élément rayonnant d’émission à tester mais dans un motif (41 -1 , ... , 41-K) différent ;
- dans une dalle (40-1 , ... , 40-N) autre que la dalle de l’élément rayonnant d’émission à tester.
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape de comparaison (155) du signal élémentaire extrait avec le signal élémentaire émis par l’élément rayonnant d’émission à tester comprend une mesure de la différence de phase et/ou de retard et/ou d’amplitude entre le signal de calibration émis et celui reçu via couplage entre l’élément rayonnant d’émission à tester et l’élément rayonnant de réception (58).
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le signal de calibration est injecté dans un signal nominal à émettre par l’antenne réseau d’émission (11) au niveau du modem (33) ou au niveau d’un motif (41 -1 , ... , 41 -K) comprenant l’élément rayonnant d’émission à tester.
11. Système de calibration (10) d’une antenne réseau d’émission (1 1 ) à commande de phase de type AESA, configurée pour mettre en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes.
EP23840751.4A 2022-12-28 2023-12-28 Procédé de calibration d'une antenne réseau d'émission à commande de phase de type aesa et système de calibration associé Pending EP4643478A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2214589A FR3144714B1 (fr) 2022-12-28 2022-12-28 Procédé de calibration d'une antenne réseau d'émission à commande de phase de type AESA et système de calibration associé
PCT/EP2023/087902 WO2024141588A1 (fr) 2022-12-28 2023-12-28 Procédé de calibration d'une antenne réseau d'émission à commande de phase de type aesa et système de calibration associé

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4643478A1 true EP4643478A1 (fr) 2025-11-05

Family

ID=86469097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23840751.4A Pending EP4643478A1 (fr) 2022-12-28 2023-12-28 Procédé de calibration d'une antenne réseau d'émission à commande de phase de type aesa et système de calibration associé

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4643478A1 (fr)
FR (1) FR3144714B1 (fr)
WO (1) WO2024141588A1 (fr)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2040333A1 (fr) * 2007-09-24 2009-03-25 Astrium GmbH Procédé et dispositif d'étalonnage d'une antenne de réseau

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024141588A1 (fr) 2024-07-04
FR3144714B1 (fr) 2025-12-12
FR3144714A1 (fr) 2024-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2850797C (fr) Procede de calibrage d'un amplificateur multiport, amplificateur multiport permettant la mise en oeuvre d'un tel procede et satellite comprenant un tel amplificateur
EP2706613B1 (fr) Antenne multibande à inclinaison électrique variable
EP2916470B1 (fr) Procédé de détection d'un désequilibrage et de calibration d'un amplificateur multiport d'un satellite de télecommunications.
EP3503431B1 (fr) Procede de couverture multifaisceaux par regroupement de faisceaux elementaires de meme couleur, et charge utile de telecommunications pour mettre en uvre un tel procede
EP0929119B1 (fr) Procédé d'émission d'un signal de contrôle par une station de base d'un système de radiocommunication numérique cellulaire et station de base correspondante
US10972195B1 (en) Mutual coupling based calibration
EP1170823B1 (fr) Antenne de télécommunication destinée à couvrir une large zone terrestre
CA2294626A1 (fr) Systeme de telecommunication
EP3828586B1 (fr) Radar, engin volant comportant un tel radar, procédé de traitement dans un radar embarqué dans un engin volant et programme d'ordinateur associé
WO2024141588A1 (fr) Procédé de calibration d'une antenne réseau d'émission à commande de phase de type aesa et système de calibration associé
EP4092928B1 (fr) Antenne réseau planaire
EP3471288B1 (fr) Procédé de détermination d'un biais de phase dans le signal transmis par au moins un des éléments rayonnants (er) d'une antenne active (ant) et dispositif associé
EP3975434B1 (fr) Système et procédé de suppression de signaux interférents montants générés à l'interieur d'un système spatial de communication multi-spots
EP3635881B1 (fr) Satellite de télécommunications, procédé de formation de faisceaux et procédé de fabrication d'une charge utile de satellite
EP4191793A1 (fr) Système antennaire à rayonnement contrôlé
EP1351333A2 (fr) Antenne adaptative et radar comportant une telle antenne
EP4643477A1 (fr) Procédé de calibration d'une antenne réseau d'émission à commande de phase de type aesa et système de calibration associé
EP4503479A1 (fr) Procédé amélioré de calibration en champ lointain d'une antenne réseau et antenne réseau calibrée
FR3106240A1 (fr) Système antennaire à rayonnement contrôlé
EP1000445B1 (fr) Reseau d'antennes pour station de base de radiocommunication avec des mobiles
FR2969835A1 (fr) Dispositif de dephasage pour reseau d'antennes
EP4646804A1 (fr) Validation de la charge utile d'un satellite de télécommunications basée sur un calcul de rapport de puissance rayonnée entre signal utile et bruit d'intermodulation
EP3521851B1 (fr) Dispositif et procédé d'émission/réception de signaux radioélectriques
EP4601201A1 (fr) Antenne élémentaire multi-ports améliorée et antenne réseau à balayage électronique actif associée
FR3153484A1 (fr) Procédé de communication en full-duplex et dispositif de communication sans fil associé

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250627

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)