FR2571180A1

FR2571180A1 - Antenna aiming device

Info

Publication number: FR2571180A1
Application number: FR8414951A
Authority: FR
Inventors: Philippe Horvat
Original assignee: PORTENSEIGNE
Current assignee: PORTENSEIGNE
Priority date: 1984-09-28
Filing date: 1984-09-28
Publication date: 1986-04-04
Also published as: FR2571180B1

Abstract

Antenna aiming device comprising a frequency conversion circuit 100 composed essentially of a mixer 102 and of a local oscillator 103, an automatic gain control circuit 200 and a circuit 300 for generating aiming correction signals. In this device the local oscillator 103 is controlled by the output voltage from a summer 106 whose inputs are connected, one to a channel selector 104 and the other to a generator of triangular signals 105. The device can also include a so-called television transmission presence detection circuit 400 composed of an active filter 401, a detector 402, an amplifier 403 and a display device 404.

Description

DISPOSITIF DE POINTAGE D'ANTENNE
la présente invention concerne un dispositif de pointage d'antenne, destiné à permettre à un installateur d'antennes une orientation précise d'une antenne dans la direction du champ maximal. Cette invention est utilisable principalement dans le cas de la réception de signaux de télévision retransmis par l'intermédiaire de satellites.ANTENNA POINTING DEVICE
the present invention relates to an antenna pointing device, intended to allow an antenna installer precise orientation of an antenna in the direction of the maximum field. This invention can be used mainly in the case of reception of television signals retransmitted by the intermediary of satellites.

La réception de télédiffusion directe par satellite devrait entrer dans sa phase d'exploitation en 1986. i'inten- sité du champ rayonné permettra d'utiliser pour cette réception des antennes de réception paraboliques d'assez petit diamètre qui seront installées par du personnel sans doute faiblement qualifié. Il serait utile que ce personnel dispose de moyens simples d'aide au pointage de ces antennes. Reception of direct-to-home satellite television should enter its operational phase in 1986. The intensity of the radiated field will make it possible to use for this reception quite small diameter parabolic reception antennas which will be installed by personnel without doubt weakly qualified. It would be useful for this staff to have simple means of assisting with the pointing of these antennas.

La liaison satellite-Terre s'effectue en hyperfréquences, à une fréquence de 12 gigahertz. La bande de récep tion qui entoure cette fréquence est ensuite transposée, au niveau de l'antenne, dans une première bande de fréquence intermédiaire (ici comprise entre 0,95 et 1,75 gigahertz) à l'aide d'un convertisseur radiofréquence/première fréquence intermé- diaire monté directement sur l'antenne, soit au point focal, soit derrière le réflecteur de l'antenne. Un câble de descente véhicule ensuite vers l'équipement de traitement du signal cette première fréquence intermédiaire. The satellite-Earth link is made at microwave frequencies, at a frequency of 12 gigahertz. The reception band which surrounds this frequency is then transposed, at the level of the antenna, into a first intermediate frequency band (here between 0.95 and 1.75 gigahertz) using a radiofrequency converter / first intermediate frequency mounted directly on the antenna, either at the focal point or behind the antenna reflector. A down cable then conveys this first intermediate frequency to the signal processing equipment.

le brevet des Etats-Unis d'Amérique ne4418550 de crit un dispositif de pointage d'antenne -plus précisément de poursuite automatique- dans lequel sont prévus, comme le montre la figure 8 de ce brevet cité, un circuit de conversion de fréquence composé essentiellement d'un mélangeur et d'un oscillateur local, un circuit de commande automatique de gain, composé notamment d'un amplificateur à gain commandable, et un circuit de génération de signaux de correction de pointage, cette correction étant, dans ce cas, automatique. Ce document ne décrit cependant aucun moyen de détecter la porteuse lorsqu'elle est partiellement noyée dans le bruit, en cas de dépointage important de l'antenne. the patent of the United States of America ne4418550 of writes an antenna pointing device - more precisely automatic tracking - in which are provided, as shown in Figure 8 of this cited patent, a frequency conversion circuit composed essentially a mixer and a local oscillator, an automatic gain control circuit, composed in particular of a controllable gain amplifier, and a circuit for generating pointing correction signals, this correction being, in this case, automatic . This document does not, however, describe any means of detecting the carrier when it is partially submerged in noise, in the event of significant deflection of the antenna.

le but de l'invention est de proposer un dispositif de pointage d'antenne remédiant à cet inconvénient, tout en restant de mise en oeuvre simple. the object of the invention is to provide an antenna pointing device overcoming this drawback, while remaining simple to implement.

L'invention concerne à cet effet un dispositif de pointage d'antenne comprenant un circuit de conversion de fréquence, composé essentiellement d'un mélangeur et d' un oscillateur local, un circuit de commande automatique de gain,et un circuit de génération de signaux de correction de pointage, caractérisé en ce que l'oscillateur local est commandé par la tension de sortie d'un sommateur dont les entrées sont reliées 1' une à un sélecteur de canal et l'autre à un générateur de signaux triangulaires. To this end, the invention relates to an antenna pointing device comprising a frequency conversion circuit, essentially composed of a mixer and a local oscillator, an automatic gain control circuit, and a signal generation circuit. correction correction, characterized in that the local oscillator is controlled by the output voltage of an adder whose inputs are connected 1 'to a channel selector and the other to a triangular signal generator.

la structure ainsi proposée prévoit un balayage en fréquence ample et lent, réalisé par l'intermédiaire de l'os- cillateur local et qui permet d'utiliser en sortie du mélangeur un filtre à faible bande passante. Il en résulte que le dispositif selon l'invention est effectivement capable de détecter la porteuse, même noyée dans le bruit, et même en présence d'éventuelles dérives thermiques des circuits situés en amont du dispositif, dérives qui, sans ledit balayage en fréquence, compromettraient les possibilités de coïncidence entre la deuxième fréquence intermédiaire et la bande passante du filtre en sortie du mélangeur. the structure thus proposed provides for a wide and slow frequency sweep, carried out by means of the local oscillator and which makes it possible to use at the output of the mixer a low bandwidth filter. It follows that the device according to the invention is effectively capable of detecting the carrier, even drowned in noise, and even in the presence of possible thermal drifts of the circuits located upstream of the device, drifts which, without said frequency scanning, compromise the possibilities of coincidence between the second intermediate frequency and the bandwidth of the filter at the mixer outlet.

les particularités et et avantages de 1' invention apparaltront maintenant de façon plus détaillée dans la description qui suit et dans les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels
- la figure 1 montre un exemple de réalisation du dispositif de pointage d'antenne selon 1' invention
- la figure 2a représente en fonction du temps l'allure de la porteuse modulée par le signal vidéo et par un signal dit de dispersion d'énergie, l'axe des ordonnées étant donc sur cette figure gradué en fréquences
- la- figure 2b représente le même signal que la figure 2a, mais avec superposition d'un troisième signal de modulation dit complémentaire
- la figure 2c montre l'allure de la tension observée en sortie du détecteur qui suit le filtre de deuxième fréquence intermédiaire, et la figure 2d l'allure de la tension en sortie du détecteur de crête à grande constante de temps prévu après ledit détecteur.the features and advantages of the invention will now appear in more detail in the following description and in the accompanying drawings, given by way of non-limiting example and in which
- Figure 1 shows an embodiment of the antenna pointing device 1 according to the invention
- Figure 2a shows as a function of time the shape of the carrier modulated by the video signal and by a so-called energy dispersion signal, the ordinate axis therefore being in this figure graduated in frequencies
FIG. 2b represents the same signal as FIG. 2a, but with the superposition of a third so-called complementary modulation signal
- Figure 2c shows the shape of the voltage observed at the output of the detector which follows the second intermediate frequency filter, and Figure 2d the shape of the voltage at the output of the peak detector with large time constant expected after said detector .

le dispositif de pointage d'antenne selon l'invention comprend tout d'abord, comme indiqué sur la figure 1, un circuit de conversion de fréquence 100 qui permet à l'opérateur de sélectionner un canal de fréquence qutil sait être utilisé au moment du pointage.Ce circuit ioe reçoit les signaux hyperfréquences à la première fréquence intermédiaire (dans le cas d'une liaison hyperfréquence satellite-sol s'effectuant autour de 12 giganertz, cette bande de réception est transposée au niveau de l'antenne dans une bande de fréquence intermédiaire choisie entre 0,95 et 1,75 gigahertz). Après avoir traversé un amplificateur d'entrée 101, ces signaux à la première fréquence intermédiaire F1 sont envoyés vers la première entrée d'un mélangeur 102 qui reçoit également sur une deuxième entrée des signaux délivrés par un oscillateur local 103 de fréquence fixe Po (dans l'exemple présent, Fg = 0,8 gigahertz).La sortie du mélangeur 102 est envoyée vers un filtre passe-bande 107 dit de deuxième fréquence intermédiaire F2. L'oscillateur 103 est commandé en tension par un sélecteur de canal 104, et de la sélection opérée par celui-ci dépend bien entendu la valeur de la fréquence Fo en sortie de l'oscillateur local. the antenna pointing device according to the invention firstly comprises, as indicated in FIG. 1, a frequency conversion circuit 100 which allows the operator to select a frequency channel which he knows to be used at the time of This ioe circuit receives microwave signals at the first intermediate frequency (in the case of a satellite-to-ground microwave link made around 12 giganertz, this reception band is transposed at the antenna level into a band of intermediate frequency chosen between 0.95 and 1.75 gigahertz). After having passed through an input amplifier 101, these signals at the first intermediate frequency F1 are sent to the first input of a mixer 102 which also receives on a second input signals supplied by a local oscillator 103 of fixed frequency Po (in the present example, Fg = 0.8 gigahertz). The output of the mixer 102 is sent to a bandpass filter 107 called second intermediate frequency F2. The oscillator 103 is voltage-controlled by a channel selector 104, and the selection made by the latter of course depends on the value of the frequency Fo at the output of the local oscillator.

Au signal principal de sortie de l'oscillateur local 103 (à la fréquence Fo) est superposé un signal auxiliaire à fréquence très basse (par exemple 100 hertz dans 1' exemple ici décrit) fourni par un générateur de signaux triangulaire 105. Cette superposition est réalisée par l'intermédiaire d'un sommateur 106 qui, en amont de ltoscillateur 103, ajoute à la tension continue de sélection de canal délivrée par le sélecteur 104 ledit signal auxiliaire. L'amplitude crête-crête de ce signal auxiliaire est choisie de façon à permettre un lent balayage alternatif d' une plage étroite de fréquence (par exemple 20 mégahertz) autour de la fréquence centrale présumée du canal sélectionné. On the main output signal of the local oscillator 103 (at the frequency Fo) is superimposed an auxiliary signal at very low frequency (for example 100 hertz in the example described here) supplied by a triangular signal generator 105. This superposition is carried out by means of an adder 106 which, upstream of the oscillator 103, adds to the continuous channel selection voltage delivered by the selector 104 said auxiliary signal. The peak-peak amplitude of this auxiliary signal is chosen so as to allow a slow alternating scan of a narrow frequency range (for example 20 megahertz) around the presumed central frequency of the selected channel.

la porteuse issue du satellite est modulée en fréquence par le signal vidéofréquence de modulation, auquel on a en outre superposé un signal triangulaire périodique lent (en général, à la fréquence trame FT de 25 hertz). Ce signal lent dit de dispersion d'énergie est destiné à éviter que l'impulsion de synchronisation corresponde toujours à la meme fre- quence dans la plage de modulation.On a représenté en effet sur la figure 2a cette porteuse modulée d' une part par le signal vidéofréquence, dont on a représenté en particulier les niveaux de blanc, de suppression et de synchronisation (A, B et
C respectivement), et d'autre part par le signal de dispersion d'énergie, et l'on constate immédiatement qu'en l'absence de ce dernier, le niveau de synchronisation corrrespondrait, quel que soit le signal vidéo, toujours à la même ordonnée et donc à la même fréquence. On notera ici que l'amplitude de ce signal de dispersion d'énergie est fixée par norme pour chaque canal.the carrier coming from the satellite is frequency modulated by the video modulation frequency signal, to which a slow periodic triangular signal has also been superimposed (in general, at the frame frequency FT of 25 hertz). This slow signal, said to be of energy dispersion, is intended to prevent the synchronization pulse always corresponding to the same frequency in the modulation range. In fact, FIG. 2a shows this carrier modulated on the one hand by the video signal, whose white levels, suppression and synchronization (A, B and
C respectively), and on the other hand by the energy dispersion signal, and we immediately observe that in the absence of the latter, the synchronization level would correspond, whatever the video signal, always to the same order and therefore at the same frequency. It will be noted here that the amplitude of this energy dispersion signal is fixed by standard for each channel.

En l'absence de la modulation auxiliaire à l'aide du générateur de signaux triangulaires 105, il faudrait, en sortie du mélangeur 102, pour détecter dans la porteuse modulée le signal vidéo modulant, un filtre passe-bande dont la bande passante serait sensiblement égale -au moins- à la bande de modulation. Grâce à la superposition à la porteuse modulée du signal de modulation complémentaire à fréquence basse délivré par le générateur 105, le filtre 107 de deuxième fréquence intermédiaire peut être maintenant bien plus étroit que la bande utile de modulation du signal à détecter (par exemple, 1 mégahertz pour une bande vidéo de modulation de 27 mégahertz et pour une deuxième fréquence intermédiaire se situant entre 100 et 600 mégahertz), ce qui en simplifie considérablement la réalisation. la figure 2b représente le même signal que la figure 2a mais avec superposition du signal de modulation complémentaire. On constate géométriquement que l'existence du balayage en fréquence au rythme de ce signal de modulation complémentaire permet effectivement de réduire la bande du filtre 107, représentée en traits interrompus sur la figure 2b. In the absence of the auxiliary modulation using the triangular signal generator 105, it would be necessary, at the output of the mixer 102, to detect in the modulated carrier the modulating video signal, a bandpass filter whose bandwidth would be substantially at least equal to the modulation band. Thanks to the superimposition on the modulated carrier of the complementary low frequency modulation signal delivered by the generator 105, the filter 107 of the second intermediate frequency can now be much narrower than the useful modulation band of the signal to be detected (for example, 1 megahertz for a 27 megahertz modulation video tape and for a second intermediate frequency between 100 and 600 megahertz), which considerably simplifies its production. FIG. 2b represents the same signal as FIG. 2a but with superposition of the complementary modulation signal. It is geometrically observed that the existence of frequency sweep at the rate of this additional modulation signal effectively makes it possible to reduce the band of the filter 107, shown in broken lines in FIG. 2b.

la sortie du filtre 107 du circuit de conversion de fréquence 100 est envoyée vers un circuit de commande automatique de gain 200 qui comprend successivement un amplificateur à gain commandable 201 chargé par un détecteur 202 (par exemple à diode redresseuse ou à transistor) lui-meme suivi d'un detecteur de crête 203 à grande constante de temps dont la sortie est envoyée vers l'amplificateur à gain commandable 201 par l'intermédiaire d'un amplificateur différentiel 204. the output of the filter 107 of the frequency conversion circuit 100 is sent to an automatic gain control circuit 200 which successively comprises a controllable gain amplifier 201 charged by a detector 202 (for example with rectifier diode or transistor) itself followed by a peak detector 203 with a large time constant, the output of which is sent to the controllable gain amplifier 201 by means of a differential amplifier 204.

Le fonctionnement de ce circuit 200 est le suivant. la porteuse issue du satellite étant modulée en fréquence par le signal vidéo auquel est superposé le signal de dispersion d'énergie, son spectre présente des maximums quasi-statiques de puissance, correspondant au niveau de suppression et à l'impulsion de synchronisation du signal vidéo modulant. En raison du balayage opéré par le générateur de signaux triangulaires 105, ces maximums -après transposition en deuxième fréquence intermédiaire- coïncident périodiquement avec la fréquence du filtre passe-bande 107, avec une fréquence de récurrence qui est bien entendu dépendante de la fréquence dudit balayage et de celle du signal de dispersion d'énergie.Au moment de chacune de ces coïncidences, on observe en sortie du détecteur 202 une tension quasi-périodique dont l'amplitude dépend de la puissance de la porteuse, dont la fréquence est celle du balayage ligne du signal vidéo de modulation, et dont l'allure est représentée sur la figure 2c. le détecteur de crante 203, qui est à grande constante de temps (voir son signal de sortie sur la figure 2d), mesure l'amplitude de cette tension et envoie le signal ainsi obtenu vers l' amplificateur différentiel 204 qui compare la valeur de crête mesurée à une valeur de consigne locale et renvoie sa tension de sortie vers l'am- plificateur 201, pour en modifier le gain et réaliser ainsi un asservissement de l' amplitude de la porteuse. The operation of this circuit 200 is as follows. the carrier coming from the satellite being frequency modulated by the video signal on which the energy dispersion signal is superimposed, its spectrum has quasi-static power maximums, corresponding to the level of suppression and to the synchronization pulse of the video signal modulating. Due to the sweep carried out by the triangular signal generator 105, these maximums - after transposition into the second intermediate frequency - periodically coincide with the frequency of the bandpass filter 107, with a recurrence frequency which is of course dependent on the frequency of said sweep and that of the energy dispersion signal. At the time of each of these coincidences, a quasi-periodic voltage is observed at the output of detector 202, the amplitude of which depends on the power of the carrier, the frequency of which is that of the scanning. line of the modulation video signal, the shape of which is shown in FIG. 2c. the peak detector 203, which has a large time constant (see its output signal in FIG. 2d), measures the amplitude of this voltage and sends the signal thus obtained to the differential amplifier 204 which compares the peak value measured at a local reference value and returns its output voltage to the amplifier 201, in order to modify the gain thereof and thus achieve a servo-control of the amplitude of the carrier.

la sortie de l'amplificateur différentiel 204 du circuit de commande automatique de gain 200 est également envoyée vers un circuit 300 de génération du signal de correction de pointage comprenant, dans le cas présent, un interface op tique, par exemple un amplificateur 310 suivi d'un galvanomètre 311, et un interface acoustique, par exemple un amplificateur 320 commandant en tension un oscillateur audiofréquence 321 qui pilote luimAeme, par l'intermédiaire d' un amplificateur de puissance 322, un haut-parleur 323. Ce circuit 300 peut aussi ne contenir qu'un de ces interfaces, ou d'autres interfaces permettant de façon équivalente de repérer le meilleur pointage possible de l'antenne. the output of the differential amplifier 204 from the automatic gain control circuit 200 is also sent to a circuit 300 for generating the pointing correction signal comprising, in the present case, an optical interface, for example an amplifier 310 followed by a galvanometer 311, and an acoustic interface, for example an amplifier 320 controlling in voltage an audiofrequency oscillator 321 which drives luimAeme, by means of a power amplifier 322, a loudspeaker 323. This circuit 300 can also not contain only one of these interfaces, or other interfaces making it possible to identify the best possible pointing of the antenna.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit, à partir duquel des variantes ou perfectionnements peuvent être décrits sans pour cela sortir du cadre de l' invention. Of course, the present invention is not limited to the embodiment described above, from which variants or improvements can be described without departing from the scope of the invention.

Il est possible, par exemple, de prévoir en sortie du détecteur 202 un circuit 400 dit de détection de présence d'émissions de télévision. En effet, la présence, en sortie de ce détecteur 202, d'une canposante périodique à la fréquence ligne du signal vidéo permet de reconnaître que les signaux re çus par 1' antenne constituent bien une émission ou une retransmission de télévision. le circuit 400 comprend un filtre actif 401 qui isole la composante spectrale désirée, un détecteur 402, un amplificateur 403, et un dispositif d'affichage 404 permettant de faire connaître à l'opérateur la présence ou l'absence de signaux vidéo. It is possible, for example, to provide at the output of detector 202 a circuit 400 known as the detection of the presence of television broadcasts. Indeed, the presence, at the output of this detector 202, of a periodic component at the line frequency of the video signal makes it possible to recognize that the signals received by the antenna do indeed constitute a television broadcast or retransmission. the circuit 400 includes an active filter 401 which isolates the desired spectral component, a detector 402, an amplifier 403, and a display device 404 enabling the operator to know the presence or absence of video signals.

On peut également prévoir que le dispositif selon l'invention assure l'alimentation du convertisseur radio fréquence/première fréquence intermédiaire par l' intermédiaire du connecteur de raccordement du dispositif sur ce convertisseur. Pour cela, le dispositif comprend alors une source de tension 501, des batteries par exemple, associée à un circuit d'injection de courant 502. It is also possible to provide for the device according to the invention to supply the radio frequency / first intermediate frequency converter via the connector for connecting the device to this converter. For this, the device then comprises a voltage source 501, batteries for example, associated with a current injection circuit 502.

Claims

Rv2; NDICATIONS

1. Antenna pointing device comprising a frequency conversion circuit, essentially consisting of a mixer and a local oscillator, an automatic gain control circuit, and a circuit for generating pointing correction signals, characterized in that the local oscillator is controlled by the output voltage of an adder, the inputs of which are connected, one to a channel selector and the other to a generator of triangular signals.

2. Device according to claim 1, characterized in that it comprises a so-called circuit for detecting the presence of television broadcasts, composed of an active filter, a detector, an amplifier, and a device display.

3. Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that it is connected directly to the output of one antenna or of the electronic circuits associated with it in series.