FR2841047A1 - Reflecteur d'antenne pliable et depliable, notamment pour une antenne de grande envergure destinee a des applications de telecommunications spatiales - Google Patents
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Abstract
L'invention conceme un réflecteur d'antenne (1) pliable dans un volume réduit et dépliable, notamment pour un antenne parabolique. La surface réfléchissante est divisée en une pluralité de sous-sections (5) comprenant des surfaces planes selon une dimension, disposées entre des nervures flexibles (6) en matériau à propriétés élastiques. Un lien (7) reliant les extrémités périphériques des nervures (6) exerce des forces de contrainte, de manière à induire une cintrage de profil prédéterminé. Les nervures flexibles (6) sont dotées de section à profil variable. Elles peuvent être préformées. Les sous-sections (5) peuvent êtres entièrement métallisées ou recouvertes d'éléments réfléchissants discrets. On peut prévoir des éléments rayonnants (40) commandés par des circuits (4) à lignes à retard (41), pour réaliser une conformation de surface par voie électrique.Application notamment à une antenne parabolique de grande envergure pour télécommunications spatiales.
Description
L'invention concerne un reflecteur d'antenne pliable, ctest-a-dire
confinable dans un volume reduit, et depliable, de facon a prendre une forme
predefinie en mode operationnel.
Wile s'applique plus particulierement a un reflecteur d'antenne dont la conformation de surface suit une loi parabolique. Wile trouve une application particuliere, bien que non exhaustive, dans le domaine des reflecteurs d'antenne de grande envergure, destines a des
applications de telecommunications spatiales.
Pour fixer les idees, on se placera dans ce qui suit dans le cas de I'application preferee de ['invention, a savoir un reflecteur d'antenne parabolique de grande envergure destine aux applications de telecommunications spatiales: systeme embarque sur un satellite artificiel ou
similaire (sonde ou autre engin spatial).
Dans ce cadre d'applications, il est bien connu que les dispositifs du type de ceux de ['invention dolvent pouvoir etre replies et stockes dans un volume reduit pendant les periodes de lancement d'un engin spatial. Ensuite, lors de la mise sur orbite ou lors de ['ejection de l'engin spatial, ils dolvent pouvoir se deplier, de fa,con automatique, pour prendre une configuration operationnelle, notamment une forme predefinie. Comme il est bien connu egalement, une des formes les plus utilisee pour un reflecteur d'antenne est la
forme parabolique.
Les reflecteurs d'antenne vent generalement realises a base de structures pleines ou de revetements composites, par exemple en fibre semi rigide de carbone qui est pliee ou enroulee pendant le lancement. Ils vent dotes d'une configuration gonflable ou depliable, apres lancement et ejection de l'engin spatial. Habituellement, toutes ces conceptions de reflecteur d'antenne
visent une forme parabolique complete.
De tels reflecteurs vent connus. Sans etre exhaustif, on peut citer les documents suivants: Le brevet europeen EP 0 534 110 B1 (Stephen A. ROBINSON) decrit un reflecteur d'antenne dont la caracteristique principale est qu'il se presente en une seule piece. Ce reflecteur est realise en materiau souple semi-rigide
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presentant une limite de fluage predetermine et qui est suffisamment rigide pour reprendre sa forme originale lorsqu'il est deploye. Une contrainte de deformation, inferieure a la limite de fluage, est appliquee pour obtenir un etat replie. Cette contrainte peut etre obtenue, en appliquant une force de deformation entre deux points peripheriques opposes du reflecteur, a ['aide d'un element de retenue (par exemple une corde tendue qui peut etre coupee
pour obtenir le deplolement du reflecteur).
Le brevet US 6 198 461 B1 (Natalie Chieusse et al) decrit un reflecteur d'antenne, se presentant egalement en une seule piece, mais dont la caracteristique principale est de comporter une fente radiale. En position repliee, les bords en regard de la fente radiale se recouvrent de fa,con a ce que le reflecteur prenne une forme au moins approximativement conique. Cette forme permet le logement du reflecteur dans le nez d'un lanceur. Le deploiement est obtenu par la liberation de l'energie elastique emmagasinee
lors du passage de l'etat deploye (initial) a l'etat replie.
Le brevet US 6 175 341 B1 (slain Noir et al) decrit un reflecteur destine a etre stocke dans une enveloppe de forme cylindro-conique d'un engin spatial. Le reflecteur a pour caracteristique principale de comporter deux parties separees par des bords de fentes en regard. En position repliee, les bords en regard des parties de reflecteur se deplacent l'un par rapport a l'autre, de fa,con a obtenir un recouvrement partiel. L'une des parties de reflecteur peut egalement etre dotee d'une fente radiale, comme dans le cas precedent. Le deploiement est obtenu, au moins en partie, par la liberation de l'energie elastique qui a ete emmagasinee lors du passage de l'etat deploye (initial) a
I'etat replie.
Cependant, de fa,con raisonnable, avec les approches conventionnelles, on ne peut esperer obtenir une precision de forme suffisante que pour de disques de dimension relativement falble. Dans la pratique, les antennes de plus grandes dimensions vent necessairement constituees de soulsections paraboliques planes incurvees, soutenues par une structure integree de treillis ou de nervures fournissant la rigidite et le modelage de la forme parabolique du reflecteur. Pour rendre une telle conception de recepteur
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d'antenne pliable et deployable, des structures mecaniques compliquees de soutien vent necessaires, ce qui rend la conception de ces reflecteurs chere et
moins fiable.
L'invention vise a pallier les inconvenients des dispositifs de l'art connu, et dont certains viennent d'etre rappeles. L'invention se fixe pour but un reflecteur d'antenne qui evite la complexite mecanique precitee, ce sans presenter de degradations notables
des performances electriques de l'antenne.
Wile permet une meilleure fiabilite, toujours du fait de la simplicite obtenue. Wile permet aussi d'atteindre une masse structurale d'antenne particulierement basset De ce fait, la conception de reflecteur d'antenne conforme a ['invention convient particulierement a une taille d'ouverture typiquement egale ou
superieure a 10 m, et n'exigeant qu'un petit volume pour le stockage.
Wile ne necessite pas de mecanisme specifique de deplolement.
Comme il le sera montre ci-apres, des nervures en materiau a proprietes elastiques, faisant partie integrante des organes specifiques a ['invention,
fournissent une force necessaire au depliage.
Le reflecteur selon ['invention est facile a fabriquer.
Pour ce faire, selon une premiere caracteristique importante, et pour eviter les diffcultes associees aux reflecteurs conventionnels de forme parabolique, le reflecteur selon ['invention est realise a base d'une pluralite de
surfaces (soul-sections) planes unidimensionnelles, limitees en taille.
Par cette disposition, une approximation suffsante d'un reflecteur
parabolique a deux dimensions peut etre obtenue.
L'invention met en ceuvre des panneaux flexibles de type feuille.
La conformation de surface de surface desiree, preferentiellement parabolique, est obtenue par une precontrainte elastique de montants flexibles, que lton appellera ci-apres nervures, avantageusement de section variable. Le
deploiement du reflecteur est obtenu par la force elastique de ces nervures.
Un lien peripherique (par exemple une corde ou un cable) permet de maintenir en place les montants flexibles et d'appliquer une precontrainte
d'amplitude determinee a ces montants flexibles.
On peut egalement, mettre en couvre des liens tendus entre des points opposes de la peripherie du reflecteur, remplac,ant le lien precise ou venant en
addition a ce lien.
La surface interieure du reflecteur peut etre entierement metallisee ou seulement "peuplee" de radiateurs plaques ou des grilles rectangulaires en CFRP ("Carbon Fibre Re-inforced Plastics" ou plastiques renforces de fibres de carbone) ou metalliques rectangulaires, par exemple de connexions rayonnantes. Dans une variante preferee de realisation de ['invention encore, la conformation de surface peut etre amelioree, de fa, con virtuelle, en mettant en oeuvre des moyens electroniques. Pour ce faire, les plages ou connexions rayonnantes precitees peuvent etre commandees par des radiateurs plaques a
asservissement de phase.
L'invention a done pour objet principal un reflecteur d'antenne susceptible de prendre deux etats distincts, un premier etat dit replie pour lequel ledit reflecteur est confinable a l'interieur d'un volume determine et un second etat d it deploye, en mode d it operationnel, pour lequel ledit reflecteur presente une conformation de surface reflechissante predeterminee, caracterise en ce que ladite surface reflechissante est divisee en une pluralite de soul-sections constituees de surfaces planes selon une dimension, en ce que lesdites surfaces planes vent disposees chacune entre deux nervures flexibles, en materiau a proprietes elastiques, en ce qu'il est prevu des moyens de liaison reliant des extremites determinees desdites nervures flexibles et exer, cant sur celles-ci des forces de contrainte dans ledit etat deploye, de maniere a induire un cintrage desdites nervures de profil predetermine et obtenir ladite conformation de surface reflechissante predeterminee, et en ce ao que led it deploiement est obtenu par l'intermediaire de forces generees par
lesdites proprietes elastiques desdites nervures soumises au dit cintrage.
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L'invention a encore pour objet ['application d'un tel reflecteur a une
antenne de grande envergure, destinee aux telecommunications spatiales.
L'invention va maintenant etre decrite de fa,con plus detailide en se referent aux dessins annexes, parmi lesquels: - la figure 1 illustre schematiquement, dans l'espace, un reflecteur d'antenne selon un premier mode de realisation de ['invention; - les figure 2A, 2B et 2C l'illustrent une conformation de surface obtenue par vole mecanique du reflecteur de la figure 1, le reflecteur etant reprdsentd en vue de face, de haut et de cote, respectivement; to - la figure 2D illustre schematiquement la facon dont peut etre obtenue la conformation de surface precitee; - Les figures 3A et 3B illustrent schgmatiquement, en vue de face et de trots-quarts haut, respectivement, un reflecteur d'antenne selon un deuxieme mode de realisation de ['invention mettant en ceuvre des supports prgformbs; - la figure 3C illustre schematiquement la fac,on dont peut etre obtenue la conformation de surface d'un reflecteur selon le mode de realisation des figures 3A et 3B; - la figure 4 est une vue dans l'espace, illustrant schematiquement une sequence de dgplolement d'un reflecteur d'antenne selon ['invention; et - la figures 5A est un diagramme representant des courbes de directivite en champ lointain de r6flecteurs obtenues avec des supports flexibles de differentes configurations, comparees a celle d'un r6flecteur parabolique classique; et - les figures 5B et 5C vent des diagrammes reprdsentant des courbes de directivitd en champ lointain de reflecteurs comportant differents nombres de supports flexibles, du type utilisgs dans la variante de realisation des figures 3A a 3C, comparees a celle d'un r6flecteur parabolique classique, ce pour deux diametres de r flecteur
conforme aux figures 3A a 3C.
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Dans ce qui suit, sans en limiter en quoi que ce soit la portee, on se placera dans le cadre de ['application preferee de ['invention, sauf mention contraire, ctest-a-dire dans le cas d'un reflecteur pour une antenne de grande envergure, utilisee dans le cadre des applications de telecommunications spatiales. On va maintenant decrire un exemple d'un reflecteur d'antenne pliable et depliable, selon un premier mode de realisation de ['invention, par reference
aux figures 1 et 2A a 2C.
Sur ces figures, les elements identiques portent les memes references
et ne seront re-decrits qu'en tent que de besoin.
La figure 1 illustre schematiquement, dans l'espace, un reflecteur
d'antenne 1 selon ce premier mode de realisation.
Le reflecteur 1 est assujetti par organe de fixation 8, formant socle, a une infrastructure 2 que lton appellera, de fac,on generale, "charge utile" ou 1s "payload" selon la terminologie anglo-saxonne couramment utilisee. Ce peut etre, a titre d'exemples non limitatifs, un satellite de communication ou un engin spatial similaire. De meme, cette "charge utile" 2 supporte un dispositif rayonnant 3, d'alimentation ou "d'illumination" du reflecteur 1. Celui-ci genere un faisceau de rayonnement primaire Rp, precisement reflechi par le reflecteur1 en un faisceau secondaire (ou reflechi) R L'orientation et les positions relatives du reflecteur 1 et du dispositif rayonnant 3 vent determinees de fac,on a obtenir un excentrement predetermine (ou "offset", selon la terminologie anglo-saxonne) et une direction moyenne de rayonnement desiree DM
2s Naturellement, I'antenne peut etre receptrice (ou emettrice/receptrice) .
Dans ce cas le reflecteur 1 focalise le faisceau re,cu sur un dispositif de
reception, qui peut etre le dispositif 3.
A priori, et c'est un avantage supplementaire de ['invention, le dispositif
emetteur eVou recepteur 3 peut etre choisi parmi ceux de l'art connu.
La charge utile 2 et le dispositif 3 sortent tous deux du cadre strict de
['invention. II est done inutile de les decrire plus avant.
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Selon une caracteristique importante de ['invention, la conformation de surface parabolique du reflecteur 1, de fa,con plus generale une conformation de surface predeterminee, est obtenue par la mise en couvre de soul-sections planes, limitees en taille. De cette fac,on, comme il le sera montre de maniere plus detaillee ci-apres, il est possible d'atteindre une approximation suffisante d'une conformation de surface desiree a deux dimensions, notamment une
conformation de surface parabolique.
De fa,con plus precise, des membranes (ou des grilles filaires) planes et cintrees, referencees 5, vent maintenues en place par des nervures de
soutien flexibles 6.
Comme le montre plus particulierement la figure 2B, les membranes vent planes suivant une direction radiale d', parallele a un plan avant du refiecteur 1, forme par son ouverture principale. Wiles vent par contre cintrees
suivant un chemin d2, le long des nervures 6.
Dans ce premier mode de realisation de ['invention, le cintrage souhaite pour les nervures 6 est obtenu en premier lien par l'utilisation d'un lien peripherique 7, partant de la base 8 du reflecteur, reliant les extremites libres des nervures 6 (les secondes extremites etant assujetties a la base 8 du reflecteur 1), et y retournant. Ce lien exerce des padres de forces antagonistes, f et f, sur les extremites, 60 et 61, des nervures 6, ce qui les obligent a se
courtier suivant une direction radiale (parallele a d').
La figure 2D est un diagramme de forces, f et f, illustrant
schematiquement le processus de courbure des nervures 6.
Pour obtenir une configuration de cintrage plus precise, notamment pour obtenir une conformation de surface sensiblement parabolique de la surface interne du reflecteur 1, les nervures 6 vent dotees avantageusement
d'un profil a section variable (suivant la direction d2).
Sur la figure 2A, on a represente trots valeurs de sections, des sections plus importantes, S. et S3 (dans des regions proches des extremites,
60 et 61) et plus faible, S2, dans une region mediane.
Soumises aux forces precitees, f et f, le cintrage des nervures 6, du fait de leurs proprietes elastiques, depend de la section de celles-ci. Cette
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section etant variable, le degre de cintrage ntest pas constant, mais est aussi variable tout au long des nervures (figure 2A: suivant d2). On peut done obtenir, en combinant les effets de ['amplitude des forces exercees par le lien 7, d'une part, et d'un profit de variation determine des sections des nervures 6, d'autre part, une configuration de cintrage predeterminee, notamment en vue d'obtenir, dans ['application preferee, une conformation de surface parabolique
tres proche d'une valeur theorique.
Dans une variante, en lieu et place du lien peripherique unique 7, on peut utiliser une pluralite de liens reliant les extremites opposees des nervures 6. Cette variante de realisation est representee schematiquement sur la figure 2D: les liens vent references 7'. Chaque lien 7' peut exercer une padre de forces f et f egale a celles exercees par les autres liens ou, au contraire, distincte de celles-ci. Ces liens 7' peuvent venir en complement du lien
peripherique 7 ou le remplacer entierement.
La conformation de surface desiree du reflecteur 1 est done, d'apres la
description qui precede, obtenue mecaniquement.
Dans un mode de realisation prefere, la conformation de surface du reflecteur 1 peut encore etre amelioree en ayant recours a des moyens
electriques additionnels.
Comme il est bien connu, on peut simuler des conformations de surface de reflecteurs diverges, meme avec des reflecteurs d'antenne plans, ce en mettant en aeuvre des circuits electroniques specifiques. On realise ce qui est appele une antenne a balayage electronique ou "phased-array antenna" selon la terminologie anglo-saxonne ("antenne a reseau de phase") . Ce type d'antenne peut etre constitue par une pluralite d'elements rayonnants
commandees par des lignes a retard a ponderations de phase appropriees.
Selon le profil de phase applique aux elements rayonnants, une conformation de surface correlative du reflecteur d'antenne peut etre simulee. Ces circuits vent bien connus de l'Homme de Metier et ne necessitent pas d'etre decrit plus avant. Dans le cadre de ['invention, on prevoit avantageusement le remplissage en surface des soul-sections 5 par des elements rayonnants 40
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alimentes par des circuits de commande electriques 4, comprenant notamment
des lignes a retard fixes, sous la reference generale 41.
L'experience montre que cette disposition avantageuse permet une amelioration significative des performances electriques du reflecteur d'antenne 1, car elle autorise une meilleure approximation de la conformation de surface desiree. En particulier, il est bien connu que des lignes a retard de type tri-plaques peuvent etre fabriquees de fa,con tres precise et peuvent etre
mise en ceuvre pour ce type d'application.
Dans cette variante, on obtient done une combinaison de moyens mecaniques (preformage du reflecteur 1) et electriques (connexions radiantes
a commande de phase 4-41).
De fa,con pratique, la surface interieure reflechissante des sous sections peut etre constituee par des membranes pleines, soit entierement metallisee, soit remplies ("peuplee") d'elements metalliques discrete ("patch" selon la term inologie anglo-saxonne), ou encore realisee a base d' une grille filaire rectangulaire (par exemple a base de "CFRP" ("Carbon Fibre Re-inforced
Plastics" ou plastiques renforces de fibres de carbone) ou de fils en metal.
Puisque le reflecteur 1 n'est pas cintre de fa,con homogene selon toutes les directions de l'ouverture d'antenne, avec un reflecteur entierement metallise, on obtient des performances de faisceau legerement defocalise. Le degre de defocalisation depend de la taille choisie pour les soulsections 5, et ne doit pas constituer un inconvenient majeur puisqu'il peut etre inclus dans des considerations de taille de diagramme de couverture (ou "footprint pattern" selon la terminologie anglo-saxonne). Cet effet de defocalisation peut cependant etre controle par la taille des soul-sections de reflecteur entre les
nervures (parametre resultant notamment du nombre de nervures 6 choisi).
Cependant, meme sans augmenter le nombre de nervures 6, il est possible de reduire l'effet de defocalisation, typiquement d'un facteur deux environ, en mettant en ceuvre des nervures initialement preformees, selon un mode supplementaire de realisation qui va etre decrit par reference aux
figures 3A a 3C.
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Les figures 3A et 3B illustrent schematiquement, en vue de face et de trots-quarts haut dans l'espace, respectivement, un reflecteur, desormais
reference 1', conforme a ce deuxieme mode de realisation selon ['invention.
La reference spatiale est fixee par un systeme d'axes orthonorme XYZ.
La figure 3C iliustre schematiquement la fa,con dont peut etre obtenue
la conformation de surface d'un reflecteur selon ce mode de realisation.
Les elements identiques de ces figures, ainsi qu'eventuellement des figures 1 a 2C, portent les memes references et ne seront re-decrits qu'en tent
que de besoin.
Contrairement au reflecteur 1 des figures 1 a 3C, ayant la forme generale d'une "coquille" (portion de parabola), le reflecteur 1', dans l'exemple decrit, a la forme d'un "parapluie" (parabole complete), de sommet O (intersection avec l'axe Z) et de foyer F. Selon ce mode de realisation, le but recherche est d'obtenir deux lignes, I, et 12, cites "nominales", de profil predetermine, par exemple de forme parabolique. Ces deux lignes, I, et /2, vent situees a l'interieur des sous sections de reflecteur 5, entre deux nervures adjacentes, desormais referencees 6' (par exemple 6'a et 6'b, respectivement). Wiles vent situees sensiblement a ml-distance entre une ligne mediane 13 et une des nervures adjacentes, 6'a pour /, et 6'b pour 12. Les differentes nervures 6' forment entre
el les des angles references a, preferentiellement to us egaux.
On peut ainsi reduire la deviation maximale, dmaX, par rapport a une
valeur nominale, comme illustre par la figure 3C.
Sur cette figure, on a aussi represente (partie basse) la valeur de deviation maximale, d'maX, qui serait obtenue sans utilisation de nervures preformees (premier mode de realisation illustre par les figures 1 a 2C). On
constate que d'maX est bien sensiblement le double de dmaX.
Naturellement, I'utilisation optionnelle de moyens electriques, comme decrit en regard de la figure 1, est egalement possible dans le cadre de ce mode de realisation, ce qui permet d'ameliorer encore les performances obtenues. Comme il a ete indique, la conception d'un reflecteur, 1 ou 1', conforme
a l'un ou l'autre des modes de realisation qui viennent d'etre decrits, convient
particulierement aux tailles d'ouverture d'antenne importantes, typiquement superieures ou egales a 10 m, exigeant seulement un volume reduit pour le rangement. La figure 4 illustre schematiquement une sequence de deplolement du reflecteur, de l'etat plie (ou stocke), 1A, a l'etat deplie, 1 B. Dans le premier etat, 1A, le reflecteur est simplement enroule autour d'une infrastructure que l'on appellera "tour de charge utile d'un satellite" 2' (en supposant que le reflecteur est supporte par un satellite de telecommunication), qui comprend un dispositif d'alimentation du reflecteur (non represente), par exemple le dispositif 3 de la figure 1. Comme il est bien connu, lors de la phase de lancement, les elements,
1 et 2', vent dispose dans la tete d'un lanceur, sous la reference generale 9.
Aucun mecanisme specifique de deploiement n'est exige, et cela constitue un avantage supplementaire, puisque les forces de cintrage resultant du materiau flexible des nervures, 6 ou 6' (figures 1 a 3C), vent suffisantes pour envelopper et deployer le reflecteur, 1 ou 1'. De ce fait, la sequence de deplolement peut etre simplement declenchee par le biais, par exemple, du sectionnement de liens (non representes) qui vent utilises pour maintenir le reflecteur en position de stockage 1A. Comme il est bien connu, ce sectionnement peut etre obtenu, a un instant voulu, par des moyens pyrotechniques classiques, par exemple commandes a partir diune station
terrestre ou par des moyens de commande embarques.
Pour fixer les idees, on va maintenant decrire des exemples de resultats obtenus avec des reflecteurs realises conformement aux divers
modes de realisation de ['invention, selon plusieurs configurations. Dans tous
les exemples ci-apres, une antenne cornet de gain moyen est utilisee comme source d'illumination. De facon a simplifier l'analyse, tous les reflecteurs consideres vent supposes ne pas presenter d'excentrement ( "non offset" selon la terminologie anglo-saxonne). II va de soit, cependant, que les resultats principaux des tests restent egalement valables pour le cas plus general des
reflecteurs presentant un "offset".
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Sur les figures 5A a 5C, on a trace des courbes de directivite (amplitude exprimee en dB) en champ lointain en fonction de ['angle
d'observation (en degree).
Sur chacune des figures, a titre de comparaison et de reference, on a egalement trace une courbe correspondent a une antenne parabolique
classique de memes caracteristiques.
Sur la figure 5A, la frequence fr des ondes est 1,645 GHz, le rapport entre la distance focale f et le diametre du reflecteur D, soit f/D, est egal a 1, avec D = 10 = 1,8 m (\ etant la longueur d'onde) et ['angle a egal a 60 , ce
qui correspond a six nervures 6' (voir figure 3A).
La courbe referencee C correspond a une antenne parabolique classique, la courbe referencee correspond a un reflecteur 1, selon le premier mode de realisation (figures 1 a 2C) et la figure C" a un reflecteur 1',
selon le deuxieme mode de realisation (figures 3A a 3C).
On constate que les courbes C et C", dans une zone proche du maximum de directivite (a 26 dB environ), vent pratiquement confondues. II en est de meme pour compris entre 80 et 100 . Les performances obtenues avec un reflecteur selon le premier mode de realisation vent un peu moins
bonnes: maximum inferieur, egal a 24 dB environ, et directivite inferieure.
On constate done bien ['amelioration des performances due a la mise
en ceuvre d'un reflecteur conforme au deuxieme mode de realisation.
La degradation des performances des reflecteurs selon les deux modes par rapport a un reflecteur classique staccentue en dehors de l'intervalle
precise: inferieur a 80 et superieur a 100 .
Comme il a ete indique, on peut cependant ameliorer les performances du reflecteur diminuant la surface des soul-sections 5 entre les nervures, 6 ou 6', c'est-a-dire en augmentant le nombre de ces nervures. Ce resultat va etre
demontre par reference aux figures 5B et 5C.
Sur la figure 5B, on a trace quatre courbes correspondent aux configurations de reflecteurs (conformes au deuxieme mode de realisation, c'est-a-dire avec utilisation de nervures preformees) suivantes: - C, correspond a un reflecteur comportant 72 nervures (a = 5 )
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- C2 correspond a un reflecteur comportant 24 nervures (a = 15 ) - C3 correspond a un reflecteur comportant 12 nervures (a = 30 )
- C4 correspond a un reflecteur comportant 6 nervures (a = 60 ).
La cinquieme courbe, referencee C5, correspond a un reflecteur
parabolique classique.
Comme precedemment, la frequence fr des ondes est 1,645 GHz, le
rapport f/D est egal a 1, avec D = 10 = 1,8 m.
On constate que les courbes C' a C4 vent pratiquement confondues avec la courbe C5 pour des valeurs de comprises entre 80 et 100 . En fo dehors de cette plage, on constate une degradation des performances de directivite, de plus en plus accentuee au fur et a mesure que le nombre de nervures diminue (notamment pour la courbe C4: nombre de nervures egal a six seulement, pour lequel on retrouve les caracteristiques de la figure 5A),
c'est-a-dire que la surface des soul-sections augmente.
Sur la figure 5C, on a trace quatre courbes correspondent a des configurations de reflecteurs conformes au deuxieme mode de realisation de ['invention, et identiques a ceux de la figure 5B en ce qui concerne le nombre de nervures 6'. De ce fait, elles vent referencees egalement C, a C4, pour des nombres de nervures 6' egaux a soixante-douze, vingt- quatre, douze et six, respectivement. La cinquieme courbe, referencee C5, correspond, comme
precedemment, a un reflecteur parabolique classique.
Les autres parametres vent identiques, a ['exception de la valeur D,
que l'on a choisi de la fa,con suivante: D = 46\ = 8,4 m.
Les valeurs de maxima vent tres proches pour les courbes C, et C5 (approximativement 40 dB). Toutes les courbes, C, et C4, vent sensiblement confondues pour des angles compris entre 85 et 95 environ. Comme precedemment, en dehors de cet intervalle, on constate une degradation des performances de plus en plus en plus accentuee au fur et a mesure que le nombre de nervures diminue (notamment en ce qui concerne les courbes C4 et C3) A la lecture de ce qui precede, on constate aisement que ['invention
atteint bien les buts qutelle s'est fixes.
1 4 2841047
L'invention evite notamment une complexite mecanique, tout en ne souffrapas d'une degradation des performances electriques significative. Wile permet une meilleure fiabilite, cette caracteristique etant le corollaire de sa simplicite de conception. En outre, ceci a pour resultat une masse structurale d'antenne faible. Comme il a ete montre, la precision de la conformation de surface desiree (et, correlativement, les performances electriques du reflecteur obtenues), notamment l'obtention d'une conformation de surface s'approchant de la parabole theorique, peut etre amelioree par des moyens purement mecaniques (augmentation du nombre de nervures et/ou en ayant recours a
des nervures initialement preformees).
De fac,on avantageuse, on peut egalement ameliorer cette precision par des moyens electriques additionnels, par la mise en ceuvre d'elements rayonnants commandes par des lignes a retard a ponderations de phase appropriees. Bien que particulierement adaptee a la realisation de reflecteurs d'antenne de grandes dimensions, notamment a la realisation de reflecteurs d'antenne parabolique pour des applications de telecommunications spatiales, il doit cependant etre clair que ['invention n'est pas limitee a ce seul type d'application. Enfin, les valeurs numeriques n'ont ete precisees que pour mieux mettre en evidence les caracteristiques de ['invention. Wiles dependent de ['application precise envisagee et procedent d'un choix technologique a la portee de l'Homme de Metier. II en va de meme des materiaux, des
2s composants electroniques ou autres qui ont ete decrits.
1 5 2841047
Claims (13)
1. Reflecteur d'antenne susceptible de prendre deux etats distincts, un premier etat dit replie pour lequel ledit reflecteur est confinable a l'interieur d'un volume determine et un second etat dit deploye, en mode dit operationnel, pour lequel ledit reflecteur presente une conformation de surface reflechissante predeterminee, caracterise en ce que ladite surface reflechissante est divisee en une pluralite de soul-sections (5) constituees de surfaces planes selon une dimension, en ce que lesdites surfaces planes (5) vent disposees chacune entre deux nervures flexibles (6, 6'), en materiau o a proprietes elastiques, en ce qu'il est prevu des moyens de liaison (7, 7') reliant des extremites determinees desdites nervures flexibles (6, 6') et exer,cant sur celles-ci des forces de contrainte (f, f) dans ledit etat deploye (1B), de maniere a induire un cintrage desdites nervures flexibles (6, 6') de profil predetermine et obtenir ladite conformation de surface reflechissante predeterminee, et en ce que ledit deplolement est obtenu par l'intermediaire de forces generees par lesdites proprietes elastiques desdites nervures (6,
6') soumises au dit cintrage.
2. Reflecteur selon la revendication 1, caracterise en ce que lesdites
surfaces planes (1 B) vent constituees de membranes pleines flexibles.
zo
3. Reflecteur selon la revendication 2, caracterise en ce que lesdites membranes pleines (1B) vent entierement recouvertes, sur une face cite
interieure, d'une metallisation constituent ladite surface reflechissante.
4. Reflecteur selon la revendication 2, caracterise en ce que lesdites membranes pleines (5) vent recouvertes, sur une face cite interieure, d'une pluralite d'elements metalliques discrete (40) constituent ladite surface reflechissante.
5. Reflecteur selon la revendication 4, caracterise en ce que lesdits elements
metalliques discrete vent des radiateurs plaques (40).
1 6 2841047
6. Reflecteur selon la revendication 1, caracterise en ce que lesdites surfaces planes (5) vent realisees a base d'elements filaires metalliques
constituent ladite surface reflechissante.
7. Reflecteur selon la revendication 1, caracterise en ce que lesdits moyens de liaison vent constitues par un lien unique (7) reliant toutes les extremites
peripheriques desdites nervures flexibles.
8. Reflecteur selon la revendication 1, caracterise en ce que lesdits moyens de liaison vent constitues par une pluralite de liens (7') reliant deux a deux
les extremites opposees desdites nervures flexibles (6, 6').
fo
9. Reflecteur selon la revendication 1, caracterise en ce que lesdites nervures flexibles (6, 6') presentent une section variable (S4-S3) suivant une direction longitudinale (d2) et en ce que la variation de ladite section (S4-S3) est determinee pour obtenir ledit cintrage de profil predetermine desdites nervures flexibles (6, 6'), grace une variation proportionnelle desdites
t5 proprietes elastiques.
10. Reflecteur selon la revendication 1, caracterise en ce que lesdites nervures flexibles (6, 6') vent initialement preformees de maniere a obtenir, dans ledit etat deploye, deux lignes (/', 12) de cintrage desdites surfaces de soul-sections (5) dont le profil, d it nominal, suit sensiblement lad ite conformation de surface reflechissante predeterminee, lesdites deux lignes (/,, 12) etant situees entre deux nervures flexibles adjacentes (6'a, 6tb), de part et d'autre d'une ligne sensiblement mediane (/3), de maniere a minimiser ['a mplitude maxi male (dmaX) de ltecart entre led it profil de cintrage nominale et
des profile de cintrage en tous points de ladite surface de soul-section (5).
11. Reflecteur selon la revendication 5, caracterise en ce que lesdits d'elements metalliques discrete constituent ladite surface reflechissante vent des elements rayonnants (40) commandes par circuits (4) a lignes a retard a
1 7 2841047
ponderations de phase (41), de maniere a affiner, par vole electrique, ladite
conformation de surface reflechissante predetermines.
12. Reflecteur selon l'une quelconque des revendications precedentes,
caracterise en ce que ladite conformation de surface predetermines suit une loi parabolique, de maniere a realiser un reflecteur d'antenne parabolique
(1, 1') d'excentrement determine.
13. Application d'un reflecteur selon l'une quelconque des revendications
precedentes a une antenne de telecommunications spatiales de grande
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0212516A FR2841047A1 (fr) | 2002-10-09 | 2002-10-09 | Reflecteur d'antenne pliable et depliable, notamment pour une antenne de grande envergure destinee a des applications de telecommunications spatiales |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0212516A FR2841047A1 (fr) | 2002-10-09 | 2002-10-09 | Reflecteur d'antenne pliable et depliable, notamment pour une antenne de grande envergure destinee a des applications de telecommunications spatiales |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2841047A1 true FR2841047A1 (fr) | 2003-12-19 |
Family
ID=29595388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR0212516A Pending FR2841047A1 (fr) | 2002-10-09 | 2002-10-09 | Reflecteur d'antenne pliable et depliable, notamment pour une antenne de grande envergure destinee a des applications de telecommunications spatiales |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2841047A1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2575900A (en) * | 2018-05-08 | 2020-01-29 | Macdonald Dettwiler And Associates Corp | Lightweight deployable aperture reflectarray antenna reflector |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4030103A (en) * | 1975-12-10 | 1977-06-14 | Lockheed Missiles & Space Company, Inc. | Deployable offset paraboloid antenna |
| US4498087A (en) * | 1981-06-25 | 1985-02-05 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gesellschaft Mit Beschraenkter Haftung | Apparatus for unfolding an antenna netting reflector |
| US4755819A (en) * | 1985-05-15 | 1988-07-05 | Contraves Ag | Reflector antenna and method of fabrication |
| WO1997004497A1 (fr) * | 1995-07-14 | 1997-02-06 | Spar Aerospace Limited | Reflecteur d'antenne |
| EP0892460A1 (fr) * | 1997-07-07 | 1999-01-20 | Hughes Electronics Corporation | Réflecteur d'antenne attaché par son bord et à faible volume de stockage |
| US6175341B1 (en) * | 1998-04-03 | 2001-01-16 | Aerospatiale Societe Nationale Industrielle | Elastically deformable antenna reflector for a spacecraft |
| US6198461B1 (en) * | 1998-07-02 | 2001-03-06 | Societe Nationale Industrielle Et Aerospatiale | Elastically deformable antenna reflector for a spacecraft, and spacecraft including such a reflector |
| US6344835B1 (en) * | 2000-04-14 | 2002-02-05 | Harris Corporation | Compactly stowable thin continuous surface-based antenna having radial and perimeter stiffeners that deploy and maintain antenna surface in prescribed surface geometry |
-
2002
- 2002-10-09 FR FR0212516A patent/FR2841047A1/fr active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4030103A (en) * | 1975-12-10 | 1977-06-14 | Lockheed Missiles & Space Company, Inc. | Deployable offset paraboloid antenna |
| US4498087A (en) * | 1981-06-25 | 1985-02-05 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gesellschaft Mit Beschraenkter Haftung | Apparatus for unfolding an antenna netting reflector |
| US4755819A (en) * | 1985-05-15 | 1988-07-05 | Contraves Ag | Reflector antenna and method of fabrication |
| WO1997004497A1 (fr) * | 1995-07-14 | 1997-02-06 | Spar Aerospace Limited | Reflecteur d'antenne |
| EP0892460A1 (fr) * | 1997-07-07 | 1999-01-20 | Hughes Electronics Corporation | Réflecteur d'antenne attaché par son bord et à faible volume de stockage |
| US6175341B1 (en) * | 1998-04-03 | 2001-01-16 | Aerospatiale Societe Nationale Industrielle | Elastically deformable antenna reflector for a spacecraft |
| US6198461B1 (en) * | 1998-07-02 | 2001-03-06 | Societe Nationale Industrielle Et Aerospatiale | Elastically deformable antenna reflector for a spacecraft, and spacecraft including such a reflector |
| US6344835B1 (en) * | 2000-04-14 | 2002-02-05 | Harris Corporation | Compactly stowable thin continuous surface-based antenna having radial and perimeter stiffeners that deploy and maintain antenna surface in prescribed surface geometry |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2575900A (en) * | 2018-05-08 | 2020-01-29 | Macdonald Dettwiler And Associates Corp | Lightweight deployable aperture reflectarray antenna reflector |
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