FR2807215A1 - Dispositif de reception comportant une lentille electromagnetique spherique, notamment pour application multi-satellites - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif de réception comportant une lentille électromagnétique sphérique.Le dispositif comporte un radôme (22) ayant une base (31) surmonté d'une calotte sphérique (32), la lentille (1) étant collée sur la surface intérieure de la calotte sphérique.L'invention s'applique notamment pour le suivi de satellites, en particulier depuis la terre, par exemple dans le cadre de communications de type multimédia.
Description
La présente invention concerne un dispositif de réception comportant une lentille électromagnétique sphérique. Elle s'applique notamment pour le suivi de satellites, en particulier depuis la terre, par exemple dans le cadre de communications de type multimédia.
Les communications par satellites sont devenues très importantes. Aux satellites géostationnaires couramment utilisés s'ajoutent des satellites défilant notamment pour des applications de télécommunications à large bande haut débit telles que par exemples les applications multimédia.
II est alors nécessaire de prévoir des stations au sol capables de suivre plusieurs satellites en même temps. Les techniques base à utiliser sont connues. Une station comporte notamment un dispositif de réception omnidirectionnelle à large bande de fréquences. II est connu de réaliser un tel dispositif par l'utilisation d'une lentille sphérique électromagnétique, par exemple du type de Luneberg, associée à des capteurs hyperfréquence mobiles au voisinage immédiat de la surface de la lentille. Par un aménagement convenable du gradient d'indice du matériau constitutif de la lentille, on sait faire en sorte qu'un faisceau parallèle d'onde hyperfréquence frappant la face supérieure de la lentille, orientée du côté ciel, converge par des rayons incurvés vers le point .diamétralement oppose au point de tangence de la normale à ce faisceau sur la sphère. Un capteur hyperfréquence maintenu au voisinage de ce point diamétralement opposé capte ondes de ce faisceau provenant par exemple satellite. En règle générale, un dispositif de réception destiné à un suivi multi-satellites doit suivre au moins deux satellites à défilement en même temps. II comporte alors moins deux capteurs hyperfréquence, ainsi que des moyens pour commander la position des capteurs en fonction d'informations disponibles sur la position des satellites à viser.
Etant donné que les capteurs doivent se mouvoir à proximité de toute la surface inférieure de la lentille sphérique par un mecanisme adapté, il s'ensuit que cette dernière ne peut pas être simplement posée sur une structure. La lentille doit donc être supportée de façon à laisser un espace libre pratiquement tout autour de sa surface. A cet effet, est connu de la supporter au moyen de demi-arbres, lesquels sont par ailleurs fixés à une structure fixe. Les demi-arbres sont rendus solidaires mécaniquement de lentille par l'intermédiaire de pièces métalliques collées. Ces pièces sont disposées en deux endroits diamétralement opposées passant par exemple par le plan horizontal.
Un tel agencement mécanique présente plusieurs inconvénients. Un premier inconvénient est lié au poids de la lentille sphérique. Cette dernière peut en effet présenter un poids de l'ordre d'une vingtaine de kilogrammes. Sous l'effet du poids de la lentille, son mécanisme de support, consti " essentiellement des deux demi-arbres, subit une flexion qui tend à déformer mécaniquement la lentille et donc à altérer les propriétés électromagnétiques de cette dernière. En particulier, la qualité de convergence des faisceaux incidents vers les capteurs telle que décrite précédemment en est alors affectée. C'est donc la qualité de réception du dispositif qui est réduite. Un autre inconvénient, qui perturbe lui aussi la qualité réception, provient des pièces métalliques collées sur la lentille. Ces dernières constituent en effet des zones d'ombre électromagnétique. autre inconvénient de ces mécanismes de support antérieurs est leur complexi et donc leur coût.
Un but de l'invention est de pallier les inconvénients précités. cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de réception comportant une lentille électromagnétique sphérique, caractérisé en ce qu'il comporte un radôme ayant une base surmontée d'une calotte sphérique, la lentille étant fixée sur la surface intérieure de la calotte sphérique.
De préférence la lentille est collée sur la calotte. Avantageusement, la calotte est raccordée à la base par une partie conique. La lentille est par exemple une lentille du type de Luneberg.
L'invention a pour principaux avantages qu'elle permet de ne pas déformer les caractéristiques mécaniques de la lentille et donc de ne détériorer ses caractéristiques électromagnétiques, qu'elle permet d'installer un dispositif de réception avec précision et simplement, qu'elle est fiable qu'elle est simple à mettre en oeuvre et qu'elle est économique.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard de dessins annexés qui représentent - la figure 1, une illustration du principe de fonctionnement d'un ispositif de réception utilisant une lentille électromagnétique sphérique ; - figure 2, un exemple de réalisation selon l'art antérieur ispositif de réception utilisant une lentille électromagnétique sphérique ; - figure 3, un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention, notamment en ce qui concerne l'agencement radôme et de la lentille ; - la figure 4, un exemple de réalisation et d'application dispositif selon l'invention. La figure 1 illustre le principe de fonctionnement d'un dispositif de réception utilisant une lentille électromagnétique sphérique 1, par exemple une lentille dite de Luneberg. Par un aménagement convenable du gradient d'indice du matériau constitutif de la lentille, on sait faire en sorte qu'un faisceau parallèle 2 frappant la face supérieure de la lentille, orientée coté ciel, converge par des rayons incurvés 3 vers le point 4 diamétralement opposé au point de tangence de la normale à ce faisceau sur la sphère. capteur hyperfréquence 5 maintenu au voisinage de ce point 4 peut donc capter le rayonnement porté par le faisceau 2, provenant par exemple satellite. Pour suivre au moins deux satellites défilant, il faut disposer d'au moins deux capteurs, susceptible de se déplacer à proximité de la surface la lentille. Un mécanisme de support de la lentille, permettant le déplacement de ces capteurs en regard de toute la surface inférieure de la lentille doit donc être prévu.
La figure 2 présente un exemple de mécanisme de support selon l'art antérieur. Le dispositif selon l'art antérieur tel qu'illustré par la figure comporte un bati 21 qui supporte un radôme 22 dont la base est de forme générale cylindrique et la partie haute forme une demi-sphère. Le bâti porte par ailleurs un mécanisme de support de la lentille sphérique 1. Ainsi, le bâti 21 porte par exemple au centre un arbre 23 supportant un cadre 24, en forme générale U dont les extrémités des branches supportent des paliers 25, 26. Ces paliers supportent deux demi-arbres 27, 28 rendus solidaires mécaniquement de la lentille sphérique 1, le long des ses grands diamètres 29, situés de préférence dans le plan horizontal. Chaque demi- arbre 27, 28 est rendu solidaire de la lentille par l'intermediaire d'une pièce metallique 271, 281 collée sur la lentille. La pièce métallique fait par exemple partie intégrante du demi-arbre. Enfin, les demi-arbre 27, 28 supportent une piece mécanique 30, en arc de cercle, disposée en regard de la demi-sphère inférieure. Cette pièce mécanique 30 porte à son tour un rail dans lequel coulissent deux capteurs 5, 5'.
Comme il a été indiqué précédemment, le poids de la lentille sphérique, par exemple de l'ordre de vingt kilogrammes, peut créer une flexion au niveau des demi-arbres et entraîner une déformation mécanique la lentille, et de ce fait une déformation de ses propriétés électromagnétiques. Par ailleurs, les pièces métalliques 271, 281 forment des zones d'ombre électromagnétique, ce qui accentue encore la dégradation de la réception.
La figure 3 illustre, par une vue en coupe longitudinale, un exemple de réalisation possible d'un dispositif de réception selon l'invention. Selon l'invention, une partie de la surface supérieure de la lentille sphérique électromagnétique 1 est fixée à la surface intérieure du radôme 22, ce dernier ayant une forme adaptée.
Ainsi donc un dispositif selon l'invention comporte un radôme 22 ayant une base 31, par exemple cylindrique, surmontée d'une calotte sphérique 32, cette dernière étant par exemple raccordée à la base 31 par une partie conique 33. Ce dispositif comporte par ailleurs au moins une lentille électromagnétique sphérique, par exemple une lentille de Luneberg, fixée sur la surface intérieure de la calotte sphérique 32. Cette calotte sphérique 32 a à cet effet un rayon de courbure R qui est sensiblement identique au rayon de la lentille sphérique 1. La lentille est par exemple fixée sur la calotte 32 par collage.
Le matériau constitutif du radôme, par exemple polycarbonate, n'est pas parfaitement transparent aux ondes électromagnétiques. Cependant, le radôme doit être le plus proche possible d'un état de transparence aux ondes électromagnétiques. En conséquence, son épaisseur est la plus faible possible compte tenu des contraintes mécaniques imposées. Par ailleurs, pour compenser l'épaisseur de colle entre la lentille 1 et le radôme, l'épaisseur de la calotte sphérique 32 peut encore être diminuée par rapport à l'épaisseur des autres parties 31, 33 du radôme. La colle est elle-même transparente aux ondes électromagnétiques. Elle est par exemple du type époxy ou polyuréthanne.
De préférence, la lentille est collée sur toute la surface de la calotte sphérique 34 du radôme. L'angle a que fait la calotte sphérique avec l'axe de symétrie 34 du radôme, c'est-à-dire la surface de collage, dépend notamment des contraintes mécaniques en jeu et notamment du poids de la lentille. II faut en effet une surface de collage qui assure la fixation de la lentille sur le radôme. A titre d'exemple, l'angle a peut être de l'ordre de 35 45'. Avantageusement, étant donné que la calotte sphérique 32 est reli la base cylindrique 31 par une partie conique 33, la calotte subit essentiellement des efforts de compression. Ces forces, symbolisées sur la figure 3 par des flèches Fl, qui tendent comprimer la partie supérieure du radôme sur la lentille. A contrario, les efforts de flexions, opposés aux précédents et qui tendraient à décoller la lentille sont quasi inexistants. Le rapport des efforts est donc avantageusement favorable au maintien de la lentille sur le radôme, ce qui donne à l'invention une grande fiabilité. Plus particulièrement, le poids important d'une lentille électromagnétique sphérique, du type de Luneberg par exemple, dissuade de recourir à une fixation par collage de la lentille sur le radôme. Cependant, il se trouve que le rapport des forces en jeu produit un contexte favorable à une telle solution. Dans ce mode de fixation selon l'invention, la lentille ne se déforme plus sous son poids, car elle n'est plus tenue entre deux points seulement de fixation, mais fixée ou collée sur une partie assez importante de sa surface, avec un rapport de forces favorable à son maintien. La lentille ne subit donc pas de déformations mécaniques. Ses caractéristiques électromagnétiques ne sont donc pas altérées. Par ailleurs, il n'y a aucune zone aveugle aux ondes électromagnétiques sur sa surface. Enfin, ce mode de fixation est très simple, il ne présente aucune complexité, et donc économique et sûr.
La figure 4 illustre par un exemple de réalisation, un dispositif de réception selon l'invention, destiné à une application de communication multi- satellite. Outre la lentille électromagnétique 1 et le radôme 22, le dispositif comporte au moins deux capteurs 5 se déplaçant le long de la surface inférieure de la lentille. Un capteur comporte par exemple de façon connue un cornet réception associé à un amplificateur hyperfréquence ainsi que des moyens d'alimentation. La lentille électromagnétique 1 de forme sphérique, possède par exemple un diamètre de l'ordre 40 à 50 centimètres un poids de l'ordre d'une vingtaine de kilogrammes.
Chaque capteur génère un faisceau 43, 44 directement orienté vers des satellites 41, 42 apportant une communication optimale. Le dispositif peut ainsi poursuivre simultanément deux satellites grâce à ces deux capteurs mobiles le long de la surface de la lentille. Ces satellites font partie d'une constellation de satellites, ils sont redondants, c' -à-dire que deux satellites fournissent le même trafic d'informations. Il est nécessaire de suivre au moins deux satellites pour garder une continuité de service pour être notamment en mesure de basculer sur un autre satellite lorsque le défilement fait que l'un des satellites suivis est perdu de vue en disparaissant à l'horizon. En principe, la loi de trajectoire des satellites est connue et l'on peut donc commander le déplacement des capteurs en fonction de cette loi. II est encore possible de commander le déplacement des capteurs par asservissement en fonction des signaux captés des satellites.
Chaque capteur 5 est relié à des moyens 45 de contrôle, de commande et de traitement par un câble souple bidirectionnel 46. Ces moyens, réalisés par exemple sous forme d'une carte du type circuit imprimé, envoient notamment les ordres de déplacement aux moteurs d'entraînement des capteurs 5. Ces derniers envoient les signaux de réception aux moyens de traitement 45. Ces derniers remettent en forme les signaux reçus par les capteurs pour les transmettre à des moyens d'interface utilisateurs 46.
Une poursuite de satellite telle qu'illustrée par la figure 4 impose une grande précision. Cette dernière impose d'autres précisions qui agissent en chaîne. En particulier, il est important de positionner la lentille avec précision. Etant donné que la lentille est positionnée avec une parfaite précision par rapport au radôme, la précision de positionnement de la lentille est ramenée à celle du radôme. Cette précision est simple à obtenir. En particulier, il n'y a plus de système de fixation complexe entre le radôme et la lentille propre à accentuer les erreurs de précisions cumulées.
Un dispositif selon l'invention est très bien adapté à des applications communications multi-satellites, du type multimédia notamment pour des usages domestiques. II est en effet à la fois fiable économique. installation est simple, en particulier sur le toit des résidences ou des immeubles, notamment en ce qui concerne les contraintes de précision. L'invention peut bien sur être utilisée pour d'autres applications à lentille électromagnétique sphérique.
Claims (8)
1. Dispositif de réception comportant une lentille électromagnétique sphérique, caractérisé en ce qu'il comporte un radôme (22) ayant une base (31) surmontée d'une calotte sphérique (32), lentille ) étant fixée sur la surface intérieure de la calotte sphérique.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lentille ) est collée sur la calotte sphérique (22).
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la calotte sphérique (22) est raccordée ' la base (31) du radôme par une partie conique (33).
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur de la calotte sphérique ) est inférieure à l'épaisseur des autres parties du radôme.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 a 4, caractérisé en ce que la lentille est collée sur toute la surface de la calotte sphérique (31).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la lentille sphérique (1) est une lentille du type Luneberg.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précedentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux capteurs (5) se déplaçant le long de la surface inférieure de la lentille (1), chaque capteur générant un faisceau orienté côté ciel.
8. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les faisceaux sont directement orientés vers des satellites (41, 42) de communication.
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- 2000-03-31 FR FR0004138A patent/FR2807215B1/fr not_active Expired - Fee Related
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