FR2746965A1 - MOTORIZED ANTENNA MOUNT FOR RECEIVING TELEVISION PROGRAMS TRANSMITTED BY SEVERAL SATELLITES - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à un mecanisme de support d'antenne d'émission ou de réception d'informations par le relais de satellites géostationnaires. Ce système est notamment destiné à la réception des programmes de télévision transmis par satellites géostationnaires. The present invention relates to a mechanism for supporting the antenna for transmitting or receiving information by the relay of geostationary satellites. This system is particularly intended for the reception of television programs transmitted by geostationary satellites.
La réception directe de programmes de telévision est faite à partir d'émetteurs disposés sur des satellites géostationnaires, c'est-à-dire fixes par rapport à la terre. Direct reception of television programs is made from transmitters placed on geostationary satellites, that is to say fixed with respect to the earth.
Les lois de la mécanique spatiale font que ces satellites sont disposés sur une orbite circulaire située dans le plan équatorial, dont le centre est celui de la terre et le rayon environ 42000 km. Ces satellites sont disposés à différentes longitudes sur cette orbite circulaire. Le besoin de capter successivement les programmes de différents satellites impose de pointer l'antenne sur le satellite désiré avec une précision de l'ordre du degre. La présente invention décrit un système permettant de réaliser ce pointage avec la précision désirée quelle que soit la longitude du satellite et à partir d'une réalisation simple et peu onéreuse.The laws of space mechanics mean that these satellites are arranged in a circular orbit located in the equatorial plane, the center of which is that of the earth and the radius approximately 42,000 km. These satellites are arranged at different longitudes on this circular orbit. The need to successively receive the programs of different satellites means that the antenna must be pointed at the desired satellite with an accuracy of the order of one degree. The present invention describes a system making it possible to carry out this pointing with the desired precision whatever the longitude of the satellite and from a simple and inexpensive realization.
Différents systèmes se proposent de résoudre ce problème:
- Certains font tourner l'antenne autour d'un axe vertical ou d'un axe incline situé dans le plan méridien du lieu d'installation (fig. 1). Les trajectoires suivies dans le plan équatorial par ces systèmes sont des ellipses ou des cercles excentrés par rapport à l'orbite des satellites géostationnaires et ne permettent de pointer précisément que deux satellites et leur installation est délicate du fait du manque de repère de réglage.Different systems propose to solve this problem:
- Some rotate the antenna around a vertical axis or an inclined axis located in the meridian plane of the place of installation (fig. 1). The trajectories followed in the equatorial plane by these systems are ellipses or circles eccentric with respect to the orbit of the geostationary satellites and only allow to point precisely two satellites and their installation is difficult due to the lack of adjustment mark.
- Un système décrit dans la demande internationale de brevet PCT n WO 94/16469 permet de faire un suivi précis des satellites géostationnaires en respectant les règles de géométrie spatiale qui déterminent le positionnement de chaque élément : les positions des satellites sur l'orbite géostationnaire et la position sur terre de l'antenne de réception. Mais ce système est compliqué et conduit à une réalisation coûteuse. - A system described in the international PCT patent application No. WO 94/16469 allows precise monitoring of geostationary satellites by respecting the rules of spatial geometry which determine the positioning of each element: the positions of the satellites on the geostationary orbit and the position on earth of the receiving antenna. But this system is complicated and leads to an expensive implementation.
La présente invention consiste en une monture d'antenne de réception ou d'émission d'ondes électromagnétiques en provenance ou à destination de satellites situés sur une orbite géostationnaire, la réception de programmes de télévision étant un exemple d'applications possible. Elle permet de réaliser un pointage quelle que soit la position méridienne des satellites et quel que soit le lieu géographique d'installation de la monture par un système simple de réalisation. La monture comprend un mécanisme mobile en rotation portant une chape "F" qui peut être réglée pour que le lieu du déplacement de "F" soit un cercle parallèle au plan de l'équateur, un point fixe "P" lié au mât de la monture, ce point fixe étant placé de telle sorte que le lieu de déplacement de "F" qui est un cercle situé dans un plan parallèle à l'équateur soit situé sur le cône ayant son sommet en "P" et pour directrice l'orbite (équatoriale) des satellites géostationnaires. Dans ces conditions, nous faisons passer un bras par les points "P" et "F", ce bras sera toujours pointé dans la direction de l'orbite des satellites géostationnaires (fig. 2). The present invention consists of an antenna mount for receiving or transmitting electromagnetic waves from or to satellites located in a geostationary orbit, the reception of television programs being an example of possible applications. It makes it possible to carry out a pointing whatever the meridian position of the satellites and whatever the geographical place of installation of the mount by a simple system of realization. The frame includes a movable rotating mechanism carrying a yoke "F" which can be adjusted so that the place of movement of "F" is a circle parallel to the plane of the equator, a fixed point "P" linked to the mast of the mount, this fixed point being placed so that the place of displacement of "F" which is a circle located in a plane parallel to the equator is located on the cone having its apex in "P" and for director the orbit (equatorial) of geostationary satellites. In these conditions, we pass an arm through the points "P" and "F", this arm will always be pointed in the direction of the orbit of the geostationary satellites (fig. 2).
Les dessins annexés illustrent l'invention
- Figure 1 : Principe de fonctionnement des systèmes actuels.The accompanying drawings illustrate the invention
- Figure 1: Principle of operation of current systems.
- Figure 2 : Principe de fonctionnement de la présente invention. - Figure 2: Operating principle of the present invention.
- Figure 3 : Schéma d'une réalisation de l'invention. - Figure 3: Diagram of an embodiment of the invention.
- Figure 4 : Schéma d'une deuxième réalisation de l'invention. - Figure 4: Diagram of a second embodiment of the invention.
- Figure 5 : Schéma d'un système de réglage de l'inclinaison du support (3). - Figure 5: Diagram of a system for adjusting the inclination of the support (3).
- Figure 6 : Schéma de montage d'un vérin de commande. - Figure 6: Installation diagram of a control cylinder.
- Figure 7 : Schéma de commande d'un vérin linéaire. - Figure 7: Control diagram of a linear cylinder.
- Figure 8 : Schéma de montage d'un système de manoeuvre par une roue dentee et une crémaillère commandée par un vérin. - Figure 8: Diagram of assembly of a system of operation by a toothed wheel and a rack controlled by a jack.
- Figure 9 : Schéma de montage d'un système de manoeuvre par une roue dentée commandée par un motoréducteur. - Figure 9: Diagram of assembly of a system of operation by a toothed wheel controlled by a geared motor.
- Figure 10 : Schéma d'un système de réglage de la verticalité du mât par bagues excentrées. - Figure 10: Diagram of a system for adjusting the verticality of the mast by eccentric rings.
- Figure 11 : Schéma du dispositif de réglage de la position de la rotule située en tête du mât. - Figure 11: Diagram of the device for adjusting the position of the ball joint at the top of the mast.
Nous décrivons, ci-après, des réalisations préférentielles de l'invention
La monture d'antenne comprend un mât (1) "MP" qui comporte un dispositif permettant un réglage vertical très précis de l'axe "MP". Le mât (1) comporte en "M" un axe horizontal (2) qui peut être réalisé par une tige ou un tube cylindrique fixé sur (1), l'axe (2) passant par "M". Un support (3) est assemblé sur l'axe (2) et articulé en rotation sur cette axe. Ce support comporte un axe (4), perpendiculaire et concourant à l'axe horizontal (2), qui peut être réglé et immobilisé pour être normal au plan équatorial. L'axe (4) fait donc avec le mât (1) un angle complémentaire à l'angle de latitude du lieu d'implantation.We describe, below, preferred embodiments of the invention
The antenna mount comprises a mast (1) "MP" which includes a device allowing very precise vertical adjustment of the axis "MP". The mast (1) comprises at "M" a horizontal axis (2) which can be produced by a rod or a cylindrical tube fixed on (1), the axis (2) passing through "M". A support (3) is assembled on the axis (2) and articulated in rotation on this axis. This support comprises an axis (4), perpendicular and concurrent with the horizontal axis (2), which can be adjusted and immobilized to be normal to the equatorial plane. The axis (4) therefore makes with the mast (1) an angle complementary to the angle of latitude of the location.
Ce réglage peut être fait à l'aide d'un mesureur d'angle, de graduations repères et être aidé par un dispositif de visécrou prenant appui sur le support (3) d'une part et sur le mât (1) d'autre part. Ce réglage peut être fait également (fig. 5) par un système comportant une roue dentée et une crémaillère, une portion de roue dentée solidaire du support (3) a pour axe l'axe (2); elle est entraînée par une crémaillère qui prend appui sur le mât (1) qui est mise en mouvement par un système vis-écrou dont la vis est solidaire de la crémaillère et l'écrou immobile en translation prend appui sur le mât (1). Le support (3) peut être immobilisé dans sa position de réglage par exemple par boulonnage du support (3) sur le mât (1), le support (3) comportant une lumière circulaire sur au maximum 90 permettant le passage de la tige du boulon qui est fixée sur le mât (1) et le serrage du support (3) sur le mât (1). Un organe tournant (5) est monté sur l'axe (4) et est partiellement libre en rotation sur l'axe (4). Une chape (6) est fixée sur l'organe tournant (5) libre en rotation autour d'un axe (7) parallèle à l'axe (4) donc normal au plan équatorial. Cette chape (6) comporte deux oreilles percées de trous alignés selon un axe (8) normal aux axes (7) et (4), cet axe (8) étant situé dans un plan perpendiculaire à l'axe (4) et passant par le point "M". L'intersection des axes (8) et (7) détermine le point "F". Lorsque l'organe tournant (5) effectue une rotation autour de l'axe (4), le point "F" décrit un cercle situé dans un plan parallèle à l'équateur et si, par construction ou réglage, on fait en sorte que PM distance du lieu d'implantation au centre de la terre,
FM rayon de l'orbite géostationnaire
le point "F" est situé sur le cône ayant son sommet en "P" et pour directrice l'orbite des satellites géostationnaires (fig. 2). Dans ces conditions, nous fixons le bras support d'antenne en "F" et "P" avec les degrés de liberté nécessaires pour permettre la mise en mouvement de l'organe tournant (5) et le mouvement en résultant du bras.This adjustment can be made using an angle measurer, mark graduations and be helped by a screw-nut device bearing on the support (3) on the one hand and on the mast (1) on the other. go. This adjustment can also be made (FIG. 5) by a system comprising a toothed wheel and a rack, a portion of toothed wheel secured to the support (3) has its axis (2) as its axis; it is driven by a rack which is supported on the mast (1) which is set in motion by a screw-nut system, the screw of which is integral with the rack and the immobile nut in translation is supported on the mast (1). The support (3) can be immobilized in its adjustment position for example by bolting the support (3) on the mast (1), the support (3) comprising a circular light on a maximum of 90 allowing the passage of the bolt rod which is fixed on the mast (1) and the clamping of the support (3) on the mast (1). A rotating member (5) is mounted on the axis (4) and is partially free to rotate on the axis (4). A yoke (6) is fixed on the rotating member (5) free to rotate about an axis (7) parallel to the axis (4) therefore normal to the equatorial plane. This yoke (6) has two ears pierced with holes aligned along an axis (8) normal to the axes (7) and (4), this axis (8) being located in a plane perpendicular to the axis (4) and passing through the point "M". The intersection of the axes (8) and (7) determines the point "F". When the rotating member (5) rotates about the axis (4), the point "F" describes a circle situated in a plane parallel to the equator and if, by construction or adjustment, it is made so that PM distance from the location to the center of the earth,
FM radius of geostationary orbit
the point "F" is located on the cone having its apex in "P" and for directing the orbit of the geostationary satellites (fig. 2). Under these conditions, we fix the antenna support arm in "F" and "P" with the degrees of freedom necessary to allow the setting in motion of the rotating member (5) and the resulting movement of the arm.
Nous réglons la direction de réception ou d'émission de l'antenne parallèle à la droite "PF" (axe du bras) et l'antenne restera pointée sur l'orbite géostationnaire.We adjust the direction of reception or emission of the antenna parallel to the right "PF" (axis of the arm) and the antenna will remain pointed on the geostationary orbit.
Nous réalisons la liaison du bras support d'antenne aux points "F" et "P" selon les montages décrits ci-après
Dans un premier cas (fig. 6), la liaison en "P" est faite par l'intermédiaire d'une rotule sphérique fixée sur le mât (1) et le bras comportant la pièce sphérique correspondante. Cette liaison immobilise le bras en translation par rapport à "P" mais permet des rotations dans toutes les directions par rapport à "P". La liaison en "F" est réalisée en utilisant l'axe (8) défini par la chape (6).We carry out the connection of the antenna support arm at points "F" and "P" according to the arrangements described below
In a first case (fig. 6), the "P" connection is made by means of a spherical ball joint fixed to the mast (1) and the arm comprising the corresponding spherical part. This link immobilizes the arm in translation relative to "P" but allows rotations in all directions relative to "P". The "F" connection is made using the axis (8) defined by the yoke (6).
Une lumière longitudinale est faite dans le bras et reçoit l'axe (8), d'autre part, les joues de la chape (6) interdisent un déplacement linéaire du bras dans le sens de l'axe (8). Dans ces conditions, le bras dispose d'une possibilité de translation dans la direction "FP" et d'une possibilité de rotation selon l'axe (8) et de l'axe (7).A longitudinal light is made in the arm and receives the axis (8), on the other hand, the cheeks of the yoke (6) prohibit a linear movement of the arm in the direction of the axis (8). Under these conditions, the arm has a possibility of translation in the "FP" direction and a possibility of rotation along the axis (8) and the axis (7).
Dans un deuxième cas (fig. 7), la liaison en "F" est faite en utilisant l'axe (8) de la chape (6), un trou du diamètre de l'axe (8) étant percé dans le bras. Le bras dispose en "F" de la seule possibilité de rotations autour des axes (7) et (8). En "P", nous réalisons une liaison par des axes (7) et (8). En "P", nous realisons une liaison par une rotule sphérique de centre "P" sur laquelle vient coulisser une rainure semi-circulaire pratiquée dans le bras. In a second case (fig. 7), the "F" connection is made using the axis (8) of the yoke (6), a hole of the diameter of the axis (8) being drilled in the arm. The arm has at "F" the only possibility of rotations around the axes (7) and (8). In "P", we make a connection by axes (7) and (8). In "P", we make a connection by a spherical ball joint with center "P" on which slides a semi-circular groove made in the arm.
Le bras dispose en "P" d'une possibilité de translation suivant la direction "PF" et de rotation dans toutes les directions.The arm has in "P" a possibility of translation in the direction "PF" and rotation in all directions.
Ces réalisations ne sont pas limitatives et peuvent varier en respectant les degrés de liberté qui sont décrits ci-dessus. These embodiments are not limiting and may vary while respecting the degrees of freedom which are described above.
Dans tous les cas, si nous plaçons le plan de symétrie d'une antenne (si celle-ci en a un) perpendiculaire à la direction de l'axe (8), cet axe étant parallèle au plan équatorial, le plan de symétrie de l'antenne restera perpendiculaire au plan équatorial quel que soit le point visé de l'orbite géostationnaire. In all cases, if we place the plane of symmetry of an antenna (if it has one) perpendicular to the direction of the axis (8), this axis being parallel to the equatorial plane, the plane of symmetry of the antenna will remain perpendicular to the equatorial plane whatever the target point of the geostationary orbit.
La monture d'antenne de la présente invention est motorisée selon plusieurs possibilités
- Dans un premier cas (fig. 8), un vérin linéaire à commande généralement électrique est fixé pour sa partie mobile et sa partie fixe d'une part sur l'organe tournant (5) et, d'autre part, sur le support (3) de façon à ce que les points de fixation soient placés dans un même plan perpendiculaire à l'axe (4) par chape ou rotule. Dans ce cas, la commande du vérin électrique peut être faite par un nombre d'impulsions proportionnel au déplacement linéaire du vérin, ce déplacement étant non proportionnel à l'angle de rotation de l'organe tournant (5). En complément, (fig. 9), la commande de l'antenne peut être réalisée en affichant directement la position orbitale du satellite visé. L'angle de rotation de l'organe tournant (5) pour passer d'un satellite à un autre est égal à la différence de longitude entre les deux satellites de par le principe de fonctionnement de la monture d'antenne puisque les déplacements angulaires de l'organe tournant (5) dans le plan parallèle au plan équatorial passant par "M" sont égaux au déplacement angulaire du balayage du faisceau de l'antenne sur l'orbite géostationnaire, ces angles de balayage étant mesurés dans le plan équatorial par rapport au centre de la terre. Dans ces conditions, on affiche la longitude du satellite visé sur le boîtier de commande, un système de conversion traite l'information pour établir le nombre d'impulsions necessaires à la commande du vérin, cette conversion étant indépendante du lieu d'installation de la monture d'antenne.The antenna mount of the present invention is motorized according to several possibilities
- In a first case (fig. 8), a linear actuator with generally electrical control is fixed for its movable part and its fixed part on the one hand on the rotating member (5) and, on the other hand, on the support (3) so that the fixing points are placed in the same plane perpendicular to the axis (4) by clevis or ball joint. In this case, the control of the electric actuator can be made by a number of pulses proportional to the linear displacement of the actuator, this displacement being not proportional to the angle of rotation of the rotary member (5). In addition, (fig. 9), the antenna can be controlled by directly displaying the orbital position of the target satellite. The angle of rotation of the rotating member (5) for passing from one satellite to another is equal to the difference in longitude between the two satellites by the operating principle of the antenna mount since the angular displacements of the rotating member (5) in the plane parallel to the equatorial plane passing through "M" are equal to the angular displacement of the scanning of the antenna beam on the geostationary orbit, these scanning angles being measured in the equatorial plane with respect to in the center of the earth. Under these conditions, the longitude of the target satellite is displayed on the control box, a conversion system processes the information to establish the number of pulses necessary to control the jack, this conversion being independent of the place of installation of the antenna mount.
Dans un autre cas, une portion de roue dentée est installee solidaire de l'organe tournant (5) dans le plan perpendiculaire à l'axe (4). Cette roue dentée est entraînée, soit par une crémaillère prenant appui sur le support (3) et déplacée par un moteur linéaire, soit par un pignon entraîné par un moto réducteur, ce moto réducteur étant solidaire du support (3). Dans ce cas, la commande des organes moteurs est faite sans correction étant donné la proportionnalité existant entre le déplacement angulaire de l'organe tournant (5) et le nombre d'impulsions de commande transmis aux organes moteurs. In another case, a portion of a toothed wheel is installed integral with the rotating member (5) in the plane perpendicular to the axis (4). This toothed wheel is driven either by a rack bearing on the support (3) and moved by a linear motor, or by a pinion driven by a reduction motor, this reduction motor being integral with the support (3). In this case, the control of the drive members is made without correction given the proportionality between the angular displacement of the rotating member (5) and the number of control pulses transmitted to the drive members.
La monture d'antenne (fig. 5) peut disposer d'un réglage précis de l'inclinaison de l'axe (4) du support (3) par rapport à la verticale représentée par le mât (1). Ce reglage est réalisé par la mise en place d'une partie de roue dentée liée au support (3), l'axe de cette roue dentée étant l'axe (2). Cette partie de roue dentée est actionnée par une crémaillère prenant appui sur le mât (1) et mise en mouvement par un système vis-écrou, la vis étant solidaire de la crémaillère et l'écrou prenant appui sur le mât (1). The antenna mount (fig. 5) can have a precise adjustment of the inclination of the axis (4) of the support (3) relative to the vertical represented by the mast (1). This adjustment is carried out by setting up a part of a toothed wheel linked to the support (3), the axis of this toothed wheel being the axis (2). This part of the toothed wheel is actuated by a rack bearing on the mast (1) and set in motion by a screw-nut system, the screw being integral with the rack and the nut bearing on the mast (1).
Le réglage de verticalité du mât (1) est réalisé par la mise en place de deux bagues excentrées entre une partie cylindrique du mât (1) et une partie cylindrique d'un tube support dans lequel passe la partie cylindrique du mât (1). The verticality of the mast (1) is adjusted by placing two eccentric rings between a cylindrical part of the mast (1) and a cylindrical part of a support tube through which the cylindrical part of the mast (1) passes.
Ces bagues excentrées sont placées sans jeu. Dans le cas où les positions angulaires des excentrations sont identiques vis-à-vis du mât, les axes du mât et du support de mât sont parallèles. Une rotation différente des deux bagues entraînera une différence angulaire entre support de mât et mât, donc permettra un réglage de verticalité du mât. Ce réglage sera facilité par la mise en place de graduations sur l'extérieur des bagues et de repères sur le support de mât permettant de quantifier l'effet de réglage.These eccentric rings are placed without play. In the case where the angular positions of the eccentricities are identical with respect to the mast, the axes of the mast and of the mast support are parallel. A different rotation of the two rings will cause an angular difference between the mast support and the mast, so will allow vertical adjustment of the mast. This adjustment will be facilitated by the setting up of graduations on the outside of the rings and of marks on the mast support making it possible to quantify the adjustment effect.
La monture d'antenne peut disposer d'un réglage de la position de point "P" sur l'axe vertical "MP" du mât (1) pour adapter la monture aux variations du rayon du globe terrestre, ce réglage étant obtenu par la mise en place de rondelles à épaisseur calibrée sous l'embase de la rotule de centre "P" ou en plaçant la rotule sur une vis d'axe confondu avec l'axe "PM", cette vis se vissant dans un écrou solidaire du mât (1), le reglage étant obtenu alors par vissage ou dévissage de la vis dans l'écrou, la rotule étant conserve en position de réglage par le serrage d'un contre-écrou placé sur la vis support de la rotule. The antenna mount can have an adjustment of the point position "P" on the vertical axis "MP" of the mast (1) to adapt the mount to variations in the radius of the terrestrial globe, this adjustment being obtained by fitting calibrated washers under the base of the center ball joint "P" or by placing the ball joint on a screw with the same axis as the "PM" axis, this screw screwing into a nut secured to the mast (1), the adjustment being obtained then by screwing or unscrewing the screw in the nut, the ball joint being kept in the adjustment position by tightening a lock nut placed on the ball joint support screw.
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Legal Events
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ST | Notification of lapse |