FR2862814A1 - Systeme de reception incluant un dispositif d'aide au pointage - Google Patents

Abstract

L'invention est un système de réception d'onde radio qui comporte une unité intérieure 3 munie de moyens de réception 301 et de moyens pour mesurer la puissance du signal reçu, une unité extérieure 2 reliée à l'unité intérieure 3 par au moins un câble coaxial 5, 5', l'unité extérieure étant solidaire d'une antenne devant pointer un émetteur distant, des moyens de réglage mécanique permettant d'ajuster le positionnement de l'antenne, des moyens d'aide 6, 303 pour fournir à un opérateur des instructions de réglage à l'opérateur et avec lesquels l'opérateur peut interagir. L'invention est aussi un procédé de pointage assisté d'antenne.

Description

Système de réception incluant un dispositif d'aide au pointage

L'invention se rapporte à un système de réception incluant un dispositif d'aide au pointage. L'invention se rapporte plus particulièrement aux systèmes de réception nécessitant une grande précision de pointage à bas coût, tel que par exemple les systèmes de réception satellite grand public équipés d'une voie de retour.

Les systèmes de communication par satellite nécessitent un alignement de l'antenne précis avec le satellite de manière à établir la liaison. Les systèmes de réception TV par satellite en bande C (4-6 GHz) et en bande Ku (11-12 GHz) ont besoin d'avoir une précision de pointage de l'ordre de 1 à 2 . Les techniques de pointage utilisées permettent un réglage de l'alignement de l'ordre de 0,4 avec le satellite. Cet alignement est manuel, et réalisé soit par un installateur professionnel soit par le particulier. Il est en outre connu d'avoir recours à une information représentative de la puissance de reçue pour effectuer ce type de réglage.

Pour les systèmes bi-directionnels, c'est à dire avec un émetteur, le pointage doit être plus précis pour deux raisons majeures. Une première raison est que s'il y a un mauvais pointage, la voie d'émission du terminal utilisateur crée une perturbation sur les satellites voisins, et perturbe leur système de communication. Une deuxième raison est que le sous-ensemble antenne a un gain plus élevé à l'émission qu'à la réception (afin de minimiser la puissance d'émission), et donc le faisceau principal est plus fin, d'où la nécessité d'un pointage plus précis de l'ordre de 0,1 .

Un installateur doit donc procéder à un pointage précis ce qui peut nécessiter un matériel coûteux pour localiser avec précision l'antenne par rapport au satellite de manière suffisamment précise. Une telle opération de pointage peut également s'avérer longue à réaliser.

L'invention fournit un dispositif d'aide au pointage pour aider un installateur à pointer plus rapidement l'antenne. Pour ce faire, des moyens d'aide permettent de guider l'installateur pour obtenir un réglage plus fin. Les moyens d'aide guide l'opérateur pour effectuer des points de mesure supplémentaire et déterminer une correction à effectuer.

L'invention est un système de réception d'onde radio qui comporte une unité intérieure munie de moyens de réception et de moyens pour mesurer la puissance du signal reçu, une unité extérieure reliée à l'unité intérieure par au moins un câble coaxial, l'unité extérieure étant solidaire d'une antenne devant pointer un émetteur distant, des moyens de réglage mécanique permettant d'ajuster le positionnement de l'antenne, des moyens d'aide pour fournir à un opérateur des instructions de réglage à l'opérateur et avec lesquels l'opérateur peut interagir.

Préférentiellement, les moyens d'aide peuvent comporter un moyen de traitement placé dans l'unité intérieure qui élabore des consignes pour l'opérateur en fonction des mesures de puissance de signal, et un boîtier externe permettant à l'opérateur de recevoir les consignes et d'envoyer une information de fin de réglage à l'unité intérieure. Le boîtier externe peut comporter un bouton poussoir, un casque et une connexion destinée à être reliée à l'unité intérieure. La connexion peut être destinée à être reliée à une voie de retour satellite. La connexion peut être destinée à être reliée à une sortie audio de l'unité extérieure. Les instructions peuvent comporter des messages préenregistrés et composés en fonction des mesures de puissance L'invention est également un procédé de positionnement d'antenne assisté pour le système de réception dans lequel on effectue un réglage grossier permettant d'avoir un pointage grossier de l'antenne, et une série d'étapes de réglage fin dans laquelle l'opérateur est guidé pour effectuer des points de mesure correspondant à un déréglage du pointage grossier afin de déterminer le réglage optimum.

Pendant la série d'étapes de réglage grossier, l'opérateur peut déplacer librement l'antenne tout en recevant une information représentative de la puissance d'un signal reçu. L'information représentative de la puissance du signal reçu peut être un son modulé en amplitude et/ou en fréquence en fonction de la puissance du signal reçu.

A l'issue de la série d'étapes de réglage grossier la mesure de puissance de signal reçu est mémorisée, et la série d'étapes de réglage fin peut comporter les étapes suivantes: - déréglage d'une quantité déterminable en azimut et/ou élévation par rapport à la position correspondant au réglage grossier dans un premier sens et mémorisation de la puissance du signal reçu, déréglage de quantité déterminable en azimut et/ou élévation par rapport à la position correspondant au réglage grossier dans deuxième sens opposé au premier sens et mémorisation de la puissance du signal reçu, calcul d'une position optimum en fonction de la mémorisation des puissances mesurées et fournir d'une information de réglage à l'opérateur en fonction du calcul effectué.

La fin de chaque étape de déréglage peut être déterminée par l'appui de l'opérateur sur un bouton poussoir qui déclenche la mémorisation de la puissance du signal reçu.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels: la figure 1 représente un système de réception satellite, la figure 2 représente fonctionnellement un mode préféré de réalisation de l'invention, la figure 3, représente de manière plus détaillée le mode de réalisation de la figure 2.

La figure 1 représente un système de réception satellite qui comporte une antenne 1 qui inclut une unité extérieure 2 de réception, une unité intérieure 3 de réception qui transforme le signal reçu en signal utile pour un appareil utilisateur 4, et au moins un câble de liaison 5 reliant l'unité extérieure 2 et l'unité intérieure 3. L'invention a pour but d'améliorer le pointage de l'antenne notamment pour un système de réception ayant une voie de retour, c'est à dire bidirectionnel. Bien qu'utilisable pour un système de réception mono-directionnel, le système décrit par la suite est un système bidirectionnel.

La figure 2 détaille un mode de réalisation de l'invention dans lequel la liaison entre l'unité extérieure 2 et l'unité intérieure 3 se fait en réception par l'intermédiaire d'un câble coaxial 5 pour la réception et par l'intermédiaire d'un câble coaxial 5' pour l'émission. Le câble coaxial 5' est en outre utilisé pour le réglage de positionnement de l'antenne afin de réduire les câbles à utiliser. Ainsi, selon l'invention, on branche sur le câble 5' à un boîtier externe 6 au lieu de le brancher sur une borne de voie de retour de l'unité extérieure 2 (représentée par le lien en pointillé).

L'unité extérieure 2 est une unité extérieure d'un type connu, par exemple un LNB bidirectionnel, et ne sera pas décrite plus en détail. L'unité intérieure 3 est par exemple un décodeur satellite incluant une voie de retour pour programmes interactifs. L'unité intérieure 3 comporte principalement, des moyens d'alimentation 300 du LNB, des moyens de réception 301, des moyens de voie de retour 302 et des moyens d'aide au pointage 303. Les moyens d'alimentation 300 et les moyens de réception 301 sont reliés au câble de réception 5 selon une technique connue. Les moyens d'alimentation 300 incluent en outre des moyens de commande qui permettent le contrôle du LNB par exemple selon la norme DiSEqC. Les moyens de voie de retour 302 et les moyens d'aide au pointage 303 sont reliés au câble 5' par l'intermédiaire d'un commutateur 304.

Le boîtier extérieur 6 est muni d'un bouton poussoir 600 qui réalise un court circuit sur le câble 5'. Un condensateur 601 relie l'âme centrale du câble 5' à des écouteurs 602.

La figure 3 détaille plus structurellement l'unité intérieure 3 qui est bâtie autour d'un micro-contrôleur 310, par exemple le circuit référencé STI5516 fabriqué par la société STMicroelectronics. Le micro-contrôleur 310 dispose d'une mémoire et d'un processeur lui permettant de réaliser plusieurs fonctions de contrôle et de traitement de l'ensemble des moyens constituant l'unité intérieure 3. Le micro-contrôleur 310 dispose en outre d'une pluralité d'entrées/sorties, certaines de type binaire et d'autre de type analogique ainsi que d'au moins un bus de contrôle 311, par exemple un bus I2C, qui permet d'envoyer des commandes et d'échanger des données avec les autres éléments constituant l'unité intérieure 3.

Les moyens de réception 301 comporte un filtre passe-bande 312 qui sélectionnent les signaux compris dans la bande intermédiaire satellite à partir du câble 5 pour fournir lesdits signaux à un amplificateur à gain variable 313. Les signaux amplifiés par l'amplificateur 313 sont fournis à un circuit de transposition 314 qui transpose un canal choisi dans la bande de fréquence intermédiaire dans la bande de base. Le circuit de transposition inclut un synthétiseur de fréquence commandé par le microcontrôleur 310 via le bus 311. Un circuit de démodulation 315 transforme le canal en bande de base en un train de bit correspondant au signal démodulé. Le train de bit est fournit à une entrée binaire du microcontrôleur 310 qui assure le traitement et la mise en forme des données reçues puis les fournit à l'appareil utilisateur 4. Le circuit de démodulation 315 est par exemple le circuit référencé STV299 fabriqué et commercialisé par la société STMicroelectronics. Ce circuit de démodulation 315 est contrôlé et commandé par le micro-contrôleur 310 qui peut lire et écrire dans des registres dudit circuit de démodulation 315. Parmi les registres du circuit de démodulation 315, un des registres correspond à la consigne d'amplification AGC qui est envoyé à l'amplificateur à gain variable 313 et un autre registre correspond à une mesure de puissance du signal reçu du circuit de transposition 314. La combinaison du contenu de ces deux registres permet d'avoir une mesure relativement précise du signal reçu pour un canal donné.

Les moyens de voie de retour 302 comporte un circuit de modulation 316 qui reçoit un train de bit provenant du micro-contrôleur 310 et le module en bande de base. Les signaux modulés sont ensuite transposés par un circuit de transposition 317 puis filtré par le filtre 318 pour être ensuite fournit au câble 5' par l'intermédiaire du commutateur 304.

Les moyens d'aide au pointage 303 sont essentiellement réalisés à l'aide du micro-contrôleur 310 qui fournit un signal de type audio sur une sortie analogique relié au commutateur 304 par l'intermédiaire d'un condensateur 319. Pour détecter les court-circuits réalisé par le bouton poussoir 600, on relie une entrée binaire du micro-contrôleur 310 au commutateur 304 par l'intermédiaire d'une résistance 320, l'entrée binaire étant en outre reliée à la masse par l'intermédiaire d'un condensateur 321 qui sert à éliminer les fréquences audibles. L'entrée binaire dispose en outre de moyens de tirage à un niveau haut.

Les moyens d'alimentation 300, de réception 301 et de voie de retour 302 étant déjà connus, seul le fonctionnement des moyens d'aides 25 304 va, à présent, être détaillé.

Tout d'abord, l'opérateur indique à l'unité intérieure 3 que celle-ci fonctionne en mode d'aide au pointage. Le micro-contrôleur 310 positionne le commutateur 304 de manière à relier les moyens d'aide 303 au câble 5'. L'opérateur peut ensuite se placer à proximité de l'antenne 1 et brancher le boîtier extérieur 6 sur le câble 5' et le câble 5 à l'unité extérieure 2.

Pour positionner l'antenne, deux possibilités sont envisageables. Première possibilité, l'antenne est uniquement munie de moyens de fixation qui permettent uniquement de bloquer l'antenne dans une position donnée par rapport à un mat de support. L'opérateur doit placer un dispositif mécanique de mise en position, tel que connu de l'état de la technique. Le dispositif de mise en position assure le maintien de l'antenne et dispose de vis de réglage pour ajuster en azimut et en élévation la position de l'antenne.

A l'issu du positionnement les moyens de fixation sont bloqués et l'on peut retirer le dispositif de mise en position. Deuxième possibilité, les moyens de fixation de l'antenne incluent des vis de réglage en azimut et en élévation. Dans les deux cas, l'opérateur va avoir la possibilité d'agir directement sur la position de l'antenne ou par des vis de réglages.

Tous d'abord, l'opérateur va positionner très grossièrement et de manière très approximative l'antenne en la faisant bouger manuellement. Avant de faire ce positionnement, il appuie par exemple sur le bouton poussoir pour signaler le début du positionnement à l'unité intérieure 3. Le microcontrôleur 310 positionne les moyens de réception sur un canal du satellite à pointer qui est connu à l'avance. Puis les registres du démodulateur 315 sont lus périodiquement, par exemple tous les dixièmes de seconde, par le micro-contrôleur afin de mesurer la puissance pour ce canal. A chaque mesure de puissance, le micro-contrôleur crée un signal dont la fréquence et l'amplitude sont fonction de la puissance mesurée, ce signal est fourni par la sortie analogique du micro-contrôleur. Dans l'exemple, on crée le signal de manière à ce que, plus la puissance reçue est forte, plus la fréquence du signal élaboré est élevée et plus son amplitude est importante. L'opérateur entend le signal dans les écouteurs et déplace l'antenne jusqu'à ce qu'il entende le son le plus fort et le plus aiguë. Ce type de positionnement est déjà connu et permet de positionner une antenne avec une précision inférieure à 0,4 . Lorsque l'antenne est grossièrement positionnée l'opérateur appuie sur le bouton poussoir pour signaler la fin du positionnement grossier. Le microcontrôleur 310 mémorise alors la puissance mesurée que l'on appelle par la suite Pg.

Vient alors une série d'étapes de réglage fin de la position de l'antenne. Un message préenregistré dans une mémoire du micro-contrôleur 310 est envoyé à l'opérateur via la sortie analogique du micro-contrôleur 310 et les écouteurs 602 pour indiquer de dérégler l'antenne en azimut de 0,4 vers l'ouest. Un tel déplacement peut se faire de manière relativement précise à l'aide des vis de réglage qui sont généralement graduées. Le déplacement réalisé, l'opérateur appuie sur le bouton poussoir, ce qui déclenche la mémorisation de la puissance reçue avec ce déréglage, puissance Pa. Un autre message est ensuite envoyé à l'opérateur pour indiquer de déplacer l'antenne en azimut de 0,8 vers l'est. L'opérateur appuie sur le bouton une fois le déplacement effectué, et la puissance reçue est à nouveau mémorisée, puissance Pb.

2862814 7 L'erreur de pointage faite lors du positionnement grossier est ensuite donné par la formule suivante: E=arctg ((Pa-Pb)I(Pa+Pb)*cotg (N*D) )/N Dans laquelle: E est l'erreur de pointage à déterminer arctg est la réciproque de la fonction tangente cotg est l'inverse de la fonction tangente / représente une division * représente une multiplication D est la valeur angulaire de dépointage (dans l'exemple 0,4 ) N est un paramètre de l'antenne tel que le lobe principal de rayonnement de l'antenne est approximé par la fonction: P = PO * cos (N*a), avec PO la puissance de rayonnement maximal de l'antenne en son centre, et P la puissance rayonnée lorsque l'on s'écarte du centre de rayonnement de l'antenne d'un angle a.

Cette formule découle du déphasage obtenu entre la position angulaire correspondant à la puissance Pg et l'angle correspondant au maximum d'une courbe représentative du lobe principal de rayonnement de l'antenne qui passe par les trois points mesurés en appliquant la méthode des moindres carrés. D'autres approximations du lobe principal de rayonnement de l'antenne sont possibles.

A l'issue du calcul, le micro-contrôleur envoie un message à l'opérateur pour lui indiquer d'ajuster le réglage de E en azimut par rapport à la position correspondant au réglage grossier. Une fois l'ajustement effectué, l'opérateur appuie sur le bouton poussoir et mémorise la puissance correspondante et la prend comme nouvelle puissance de référence Pr.

Un message est ensuite envoyé à l'opérateur pour indiquer de dérégler l'antenne en élévation de 0,4 vers le haut. L'opérateur réalise le réglage à l'aide des vis de réglage en élévation. Le déplacement réalisé, l'opérateur appuie sur le bouton poussoir, ce qui déclenche la mémorisation de la puissance reçue avec ce déréglage, nouvelle puissance Pa. Un autre message est ensuite envoyé à l'opérateur pour indiquer de déplacer l'antenne en élévation de 0,8 vers le bas. L'opérateur appuie sur le bouton une fois le déplacement effectué, et la puissance reçue est à nouveau mémorisée, nouvelle puissance Pb. Le micro-contrôleur 310 calcule la correction d'erreur en élévation à effectuer avec la formule précédemment indiquée puis fournit un message à l'opérateur qui lui indique la correction à effectuer.

L'opérateur peut ensuite bloquer l'antenne de manière définitive. Une telle méthode d'ajustement permet d'avoir une précision de pointage inférieure à 0,05 .

Quelques améliorations sont envisageables. Les messages envoyés à l'opérateur peuvent être de différent type. Un premier type de message consiste à indiquer à l'opérateur les décalages en degré à effectuer à l'aide des vis de réglage fin. L'opérateur doit avoir alors en mémoire quel décalage angulaire correspond à un tour de vis de réglage.

Un deuxième type de message peut être constitué de message indiquant le nombre de tours ou de quart de tour à effectuer sur les vis de réglage. Pour ce faire, différents moyens de réglage fin sont mémorisés dans l'unité intérieure 3 afin de faire correspondre pour chaque type de moyens de réglage le décalage angulaire produit par un tour de vis. Lors de la mise en mode d'aide au pointage de ladite unité intérieure 3, il est demandé à l'opérateur identifie les moyens de réglage fin en donnant la référence de l'antenne ou de l'appareil d'ajustement utilisé. Les messages envoyés à l'opérateur indiqueront alors à l'opérateur la vis à tourner, le nombre de tours ou quart de tour à effectuer et le sens dans lequel il faut tourner.

II est possible de réaliser directement les quatre points de mesure sans effectuer de recalage intermédiaire afin d'estimer simultanément l'erreur en azimut et en élévation.

Egalement, les mesures de puissance avec un dépointage connu peuvent être réaliser avec un plus grand nombre de points afin d'avoir une plus grande précision sur l'erreur.

Si le pointage grossier est très mal fait et que l'erreur de pointage se trouve être supérieure à l'angle de dépointage, il convient de réaliser une deuxième passe de réglage fin. Un deuxième passe systématique permet en outre d'être vraiment sûr du pointage final.

Des variantes sont possibles. L'exemple préféré qui vient d'être décrit utilise deux câbles coaxiaux, un pour la réception et un pour la voie de retour. II est possible d'utiliser un câble unique pour l'émission et la réception. II devient difficile alors de faire passer les informations d'aide à l'opérateur. Par contre, les décodeurs satellite disposent en général de connecteurs de sortie son, typique des prises RCA. II convient alors d'utiliser une sortie son pour envoyer le message à l'opérateur. Toutefois, un inconvénient est que l'opérateur doit tirer temporairement un câble supplémentaire entre l'antenne et l'unité intérieure.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Système de réception d'onde radio comportant: - une unité intérieure (3) munie de moyens de réception (301) et de moyens pour mesurer la puissance du signal reçu, une unité extérieure (2) reliée à l'unité intérieure (3) par au moins un câble coaxial (5, 5'), l'unité extérieure (2) étant solidaire d'une antenne (1) devant pointer un émetteur distant, caractérisé en ce qu'il comporte: des moyens de réglage mécanique permettant d'ajuster le positionnement de l'antenne, - des moyens d'aide (6, 303) pour fournir à un opérateur des instructions de réglage à l'opérateur et avec lesquels l'opérateur peut interagir.

2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'aide comporte un moyen de traitement (310) placé dans l'unité intérieure (3) qui élabore des consignes pour l'opérateur en fonction des mesures de puissance de signal, et un boîtier externe (6) permettant à l'opérateur de recevoir les consignes et d'envoyer une information de fin de réglage à l'unité intérieure.

3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le boîtier externe (6) comporte un bouton poussoir (600), un casque (602) et 25 une connexion destinée à être reliée à l'unité intérieure (3).

4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que la connexion est destinée à être reliée à une voie de retour satellite,

5. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que la connexion est destinée à être reliée à une sortie audio de l'unité extérieure.

6. Système selon l'une des revendications 1 à 5, 35 caractérisé en ce que les instructions comportent des messages préenregistrés et composés en fonction des mesures de puissance 10 2862814 11

7. Procédé de positionnement d'antenne assisté dans un système de réception selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte: - un réglage grossier permettant d'avoir un pointage grossier de l'antenne, une série d'étapes de réglage fin dans laquelle l'opérateur est guidé pour effectuer des points de mesure correspondant à un déréglage du pointage grossier afin de déterminer le réglage optimum.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que pendant la série d'étapes de réglage grossier, l'opérateur déplace librement l'antenne tout en recevant une information représentative de la puissance d'un signal reçu.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'information représentative de la puissance du signal reçu est un son modulé en amplitude et/ou en fréquence en fonction de la puissance du signal reçu.

10. Procédé selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'à l'issue de la série d'étapes de réglage grossier la mesure de puissance de signal reçu est mémorisée, et en ce que la série d'étapes de réglage fin comporte les étapes suivantes: déréglage d'une quantité déterminable en azimut par rapport à la position correspondant au réglage grossier dans un premier sens et mémorisation de la puissance du signal reçu, déréglage de quantité déterminable en azimut par rapport à la position correspondant au réglage grossier dans deuxième sens opposé au premier sens et mémorisation de la puissance du signal reçu, calcul d'une position optimum en fonction de la mémorisation des puissances mesurées et fournir d'une information de réglage à l'opérateur en fonction du calcul effectué.

11. Procédé selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'à l'issue de la série d'étapes de réglage grossier la 2862814 12 mesure de puissance de signal reçu est mémorisée, et en ce que la série d'étapes de réglage fin comporte les étapes suivantes: déréglage d'une quantité déterminable en élévation par rapport à la position correspondant au réglage grossier dans un premier sens et mémorisation de la puissance du signal reçu, déréglage de quantité déterminable en élévation par rapport à la position correspondant au réglage grossier dans deuxième sens opposé au premier sens et mémorisation de la puissance du signal reçu, - calcul d'une position optimum en fonction de la mémorisation des puissances mesurées et fournir d'une information de réglage à l'opérateur en fonction du calcul effectué.

12. Procédé selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que la fin de chaque étape de déréglage est déterminée par l'appui de l'opérateur sur un bouton poussoir qui déclenche la mémorisation de la puissance du signal reçu.