FR2971094A1 - Dispositif antennaire multireflecteurs - Google Patents

Abstract

Un dispositif antennaire multi-réflecteurs comprend une membrane (50) souple, pliable dans un état replié et dépliable dans un état déployé. La membrane (50) comprend une zone d'ajoure (77) représentative d'un masquage de faisceaux et au moins deux réflecteurs élémentaires (54, 56) comportant au moins deux réseaux passifs d'éléments métalliques rayonnants passifs à déphasages configurables, situés sur la face avant (52) autour de la zone d'ajoure (77), en des emplacements différents.

Description

Dispositif antennaire multiréflecteurs La présente invention concerne un dispositif antennaire multi-réflecteurs destiné à être embarqué sur un satellite, un système d'antennes spatiales comportant ce dispositif et un satellite équipé d'un tel dispositif.

Les satellites d'observation, scientifiques, voire de télécommunication actuels développés ou en cours de développement, sont configurés pour être les plus performants en termes de capacité de transmission. Ils utilisent de nombreux réflecteurs, typiquement quatre à dix réflecteurs, montés chacun sur la plateforme du satellite en différents emplacements pour former un bouquet de réflecteurs.

Ces réflecteurs sont par exemple des paraboloïdes décalés par rapport à des sources rayonnement associées. Du fait de leur encombrement en mode emballé lors du lancement et/ou en mode déployé pendant la mission de télécommunication, les réflecteurs sont en nombre limité et ont des dimensions limités. Les réflecteurs sont également difficiles à déployer ; ils ne permettent pas toujours d'atteindre les rapports F/D (longueur de leur focale / leur diamètre apparent) et ils présentent souvent une masse relativement élevée. On cherche à augmenter le nombre de réflecteurs et/ou leurs dimensions. On cherche également à améliorer le déploiement de ces réflecteurs, à diminuer leur masse et à augmenter pour une partie ou la totalité d'entre eux les rapports entre leur distance focale et leur diamètre apparent. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif antennaire multi-réflecteurs, destiné à être monté sur un satellite et à fonctionner dans une ou plusieurs bandes de fréquences prédéterminées, comprenant une membrane souple, pliable dans un état replié et dépliable dans un état déployé suivant un plan d'extension en étant délimitée par une bordure externe, et comportant une face avant et une face arrière, caractérisé en ce que la membrane comprend une zone d'ajoure, située sensiblement centralement à l'intérieur de la surface de la membrane formée à l'état déployé, et délimitée par un contour représentatif d'un masquage optique du satellite, et au moins deux réseaux passifs, formant chacun un réflecteur élémentaire et comprenant des éléments métalliques rayonnants, passifs à déphasage configurable, situés sur la face avant autour de la zone d'ajoure, en des emplacements différents de la face avant de la membrane. Suivant des modes particuliers de réalisation, le dispositif antennaire mufti- réflecteurs comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le dispositif comprend au mois trois réseaux passifs, formant chacun un réflecteur élémentaire et situés en des emplacements différents de la face avant de la membrane ; - le dispositif comprend un élément d'amarrage apte à fixer la membrane à un panneau arrière de plateforme du satellite sur une zone d'amarrage incluse dans la zone d'ajoure ; - chaque réseau passif est un réseau d'éléments métalliques réflecteurs passifs déphaseurs configurés pour fonctionner dans une bande de fréquence prédéterminée et pour simuler la forme d'une portion de paraboloïde ou la forme d'une surface conformée prédéterminée qui focalise dans une direction prédéterminée un rayonnement électromagnétique émis dans la bande de fréquence prédéterminée ; - chaque élément métallique réflecteur passif déphaseur d'un réseau passif comprend un motif métallique découpé dans un film métallique formant une couche de la face avant de la membrane, chaque motif métallique ayant une taille et une forme adaptées à la configuration du réseau prédéterminée en termes de bande de fréquence et d'angle de déphasage de l'élément métallique réflecteur, passif et déphaseur, auquel le motif métallique est associé ; - les éléments métalliques réflecteurs, passifs et déphaseurs, de deux réseaux passifs sont configurés pour faire fonctionner chacun des deux réseaux dans une bande de fréquence différente prédéterminée et pour simuler pour chaque réseau la forme associée d'une portion d'un paraboloïde ou d'une surface conformée ; - les éléments métalliques réflecteurs, passifs et déphaseurs, de deux réseaux passifs sont configurés pour faire fonctionner chaque réseau dans une même bande de fréquence prédéterminée et une même polarisation, et pour simuler pour chaque réseau une forme associée différente d'une portion d'un paraboloïde ou d'une surface conformée ; - les éléments métalliques réflecteurs, passifs et déphaseurs, des deux réseaux passifs sont configurés pour faire fonctionner chaque réseau dans une même bande de fréquence prédéterminée et une polarisation différente, les polarisations étant de préférence mutuellement orthogonales, et pour simuler pour chaque réseau une forme associée d'une portion d'un paraboloïde ou d'une surface conformée ; - la membrane a la forme d'un polygone et comporte sur la face arrière un maillage de segments de raidissement, formé par des segments de pliage, des segments de bordure de la membrane, et des segments d'inhibition de faux plis, et le dispositif comprend sur la face arrière un cadre de raidissement de la membrane, formé par des éléments raidisseurs articulés entre eux et disposés sur le maillage des segments de raidissements, les éléments raidisseurs étant fabriqués en un matériau transparent au rayonnement électrique émis dans la ou les bandes de fréquence de fonctionnement, le cadre de raidissement étant fixé à la face arrière de la membrane en des premières zones de fixation situées à la périphérie de la membrane, et étant fixé à l'élément d'amarrage en des deuxièmes zones de fixation, le cadre de raidissement étant apte à être tendu en position déployée sous l'action de forces de raidissement centrifuges par rapport à la zone d'ajoure de la membrane, et exercées sur les premières zones de fixation ; - le dispositif comprend un mécanisme de déploiement apte à déformer le cadre de raidissement depuis une position repliée à une position déployée, et à tendre la membrane sous l'action de forces centrifuges par rapport à la zone d'ajoure de la membrane exercées sur les premières zones de fixation situées à la périphérie de la membrane, et le mécanisme de déploiement comprend des éléments compris dans l'ensemble des ressorts avec des fils, et des tuyaux pneumatiques avec caténaire et fils de répartition de forces de tension. L'invention a également pour objet un satellite comprenant une plateforme ayant un panneau de référence, un panneau d'arrimage de membrane situé à l'opposé au panneau de référence, un ou plusieurs deux panneaux latéraux sensiblement perpendiculaires au panneau d'arrimage, et un dispositif antennaire multi-réflecteurs tel que défini ci-dessus, dans lequel la membrane comprend des segments de pliage agencés de sorte qu'en partant de l'état déployé de la membrane étendue dans un plan d'extension, et après une succession de pliages de la membrane autour d'axes de pliage différents, la membrane pliée recouvre un ou plusieurs panneaux latéraux. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'une unique forme de réalisation qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels : - la Figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif antennaire mufti- réflecteurs selon l'invention, monté sur un satellite en orbite géostationnaire et à l'état déployé ; - la Figure 2 est une vue de la face avant du dispositif antennaire multiréflecteurs et du satellite de la Figure 1 ; - la Figure 3 est une vue d'une coupe transversale du dispositif antennaire mufti- réflecteurs suivant l'axe III-III de la Figure 1 ; - la Figure 4 est une vue de la face arrière du dispositif antennaire multiréflecteurs et du satellite de la Figure 1 ; - la Figure 5 est une vue du dispositif antennaire multi-réflecteurs des Figures 1 à 4 et du satellite sur lequel il est monté dans un état d'emballement intermédiaire ; - la Figure 6 est une vue du dispositif antennaire multi-réflecteurs des Figures 1 à 4 et du satellite sur lequel il est monté dans un état d'emballement final ; - la Figure 7 est une vue en perspective d'un dispositif antennaire, identique à celui des Figures 1 à 6, à l'état déployé et monté sur un satellite géostationnaire par l'intermédiaire d'un mât déployé.

Suivant la Figure 1, un satellite 2, placé en orbite géostationnaire autour de la Terre 4, décrit une trajectoire 6 au-dessus d'une ligne équateur 8 de la Terre 4. La trajectoire 6 est décrite en synchronisme avec le mouvement de rotation la Terre 4 autour de son axe géographique 9, l'axe géographique de rotation de la Terre 4 étant représenté par une première direction Nord, désignée par la lettre N, et une deuxième direction Sud, désignée par la lettre S et opposée à la première direction Nord. Le satellite 2 comprend une plateforme 12 à laquelle sont amarrés, de part et d'autre selon les directions respectives Nord et Sud, deux panneaux solaires 14 et 16. Le premier panneau solaire 14 est disposé suivant la direction Nord tandis que le deuxième panneau solaire 16 est disposé suivant la direction Sud.

Le satellite 2 comprend également un ensemble 18 d'antennes de télécommunications. La plateforme 12, de forme ici globalement parallélépipédique, comprend six murs ou panneaux de plateforme 22, 24, 26, 28, 30, 32. Un premier panneau 22 de plateforme, appelé panneau Terre, est disposé de sorte à pointer vers la Terre 4 lorsque le satellite 2 décrit l'orbite géostationnaire tandis qu'un deuxième panneau arrière 24 de plateforme est disposé à l'opposé du panneau Terre 4. Les premier et deuxième panneaux 22, 24 de plateforme sont alignés selon une droite passant par le centre de gravité du satellite 2 et sa projection orthogonale sur la ligne équateur 8.

Un axe orienté depuis le centre de gravité du satellite 2 vers sa projection orthogonale sur la ligne équateur 8 est appelé axe Nadir. Un troisième panneau 26 de plateforme, appelé panneau Nord, est disposé de sorte à être orienté vers la direction Nord lorsque le satellite 2 est en orbite, et un quatrième panneau 28 de plateforme, appelé panneau Sud, est disposé de sorte à être orienté vers la direction Sud.

Les panneaux Nord et Sud 26, 28 sont configurés pour recevoir respectivement les premier et deuxième panneaux solaires 14, 16. Un cinquième panneau 30, appelé panneau Ouest, est disposé de sorte à être orienté vers une direction Ouest lorsque le satellite 2 est en orbite, la direction Ouest, désigné par la flèche portant la lettre 0, étant déterminée dans un plan circonférentiel contenant le centre de gravité du satellite et tangent à la trajectoire du satellite par rapport aux directions Nord et Sud, de façon à ce que le trièdre formé par les directions Ouest, Nord et Nadir soit direct. Un sixième panneau 32 de plateforme, appelé panneau Est, est disposé sur la plateforme à l'opposé du panneau Ouest 30, selon une direction Est, représentée sur la Figure 1 par une flèche portant la lettre E, de sorte que le trièdre formé par les directions Sud, Nadir et Est soit direct. L'ensemble 18 des antennes de télécommunication comprend un dispositif antennaire multi-réflecteurs 40 et un ensemble 42 de sources radioélectriques servant à illuminer ou recevoir de l'énergie électromagnétique du dispositif antennaire multi- réflecteurs 40. Le dispositif antennaire multi-réflecteurs 40 comprend un élément d'amarrage 43 rigide qui sert à fixer le dispositif antennaire 40 sur le panneau arrière 24 de la plateforme 12 en une zone d'amarrage 44, ici de forme rectangulaire.

Le dispositif antennaire multi-réflecteurs 40 comprend également une membrane 50 ayant une face avant 52 et une face arrière 53, la membrane 50 étant fixée coté face avant 52 de la membrane 50 sur le panneau arrière 24 de la plateforme 12 de façon à ce que la face avant 52 de la membrane 50 éclaire la terre 4 et soit faiblement masqué par la forme extérieure du satellite 2, notamment la plateforme 12.

La face avant 52 de la membrane 50, déployée sur la Figure 1 suivant un plan d'extension, comprend un ensemble de réflecteurs élémentaires différents 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68 dont huit ici sont représentés à titre d'exemple. Les réflecteurs élémentaires 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68 sont disposés sur la face avant 52 de la membrane 50, et sur la Figure 1, seuls sont représentés les faisceaux de rayonnement correspondant aux réflecteurs élémentaires 54 et 56. Le réflecteur élémentaire 54 forme un faisceau 70 de rayonnement, dirigé vers la terre 4 selon un angle de pointage pour éclairer une zone 72, tandis que le réflecteur 56 est conformé et disposé de sorte à former un faisceau 74 de rayonnement, venant illuminer la zone 76 de la terre 4 qui est non nécessairement située sur l'équateur 8.

Suivant les Figures 1 et 2, la membrane 50 présente ici une forme rectangulaire, les panneaux solaires 14 et 16 étant écartés suffisamment de la plateforme 12 vers le Nord et vers le sud de façon à ne pas masquer le rayonnement réfléchi par les réflecteurs élémentaires 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68 de la membrane 50 suivant leurs faisceaux respectifs. Les réflecteurs élémentaires 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68 d'extension plane et de faible épaisseur sont disposés autour de la zone d'amarrage 44 et plus largement autour d'une zone d'ajoure 77 de la membrane 50 contenant au moins une zone de projection orthogonale sur la face avant de la membrane de la plateforme 12 du satellite 2 et des éléments disposés sur celle-ci. La zone d'ajoure 77 est dimensionnée et les réflecteurs élémentaires sont disposés autour de la zone d'ajoure 77 de sorte à éviter le masquage des faisceaux, générés par les réflecteurs élémentaires, par la plateforme 12 du satellite 2 et des éléments disposés sur celle-ci. Les éléments comprennent par exemple des sources d'antennes et des tiges d'amarrage des panneaux solaires.

Pour des raisons de lisibilité sur la Figure 1, les dimensions de la plateforme 12, en particulier sa hauteur par rapport à la membrane 50 ont été grossies par rapport aux dimensions en largeur et en longueur de la membrane. En réalité la taille de la surface utile de la membrane 50 est très grande par rapport à la hauteur de la plateforme.

Le rapport de la taille de la surface de la membrane 50, en termes de rayon équivalent d'un disque ou d'un côté d'un rectangle équivalent, sur la hauteur de la plateforme est supérieur ou égal à quatre. De manière préférée, le rapport de la surface de la membrane sur la surface d'un panneau quelconque de la plateforme est supérieure ou égal à dix.

Le réflecteur élémentaire 54 est de forme circulaire ainsi que les réflecteurs élémentaires 58, 60 et 62. Les tailles des réflecteurs élémentaires sont ici différentes mais peuvent être égales. Le réflecteur élémentaire 56 a la forme d'une ellipse tandis que le réflecteur élémentaire 64 a la forme d'un pentagone, le réflecteur élémentaire 66 a la forme d'un octogone et le réflecteur élémentaire 68 a la forme d'un rectangle. Chacun des réflecteurs élémentaires est alimenté par une source radioélectrique différente disposée sur un des quatre panneaux latéraux, c'est-à-dire les panneaux Nord, Sud, Ouest et Est de la plateforme 12. La source radioélectrique 80, associée au réflecteur élémentaire 54, est disposée sur le panneau Nord 26. Une source 90, associée au réflecteur élémentaire 58, et une source 92, associée au réflecteur élémentaire 60, sont disposées également sur le panneau Nord 26 de la plateforme 12. Une source 94, associée au réflecteur élémentaire 68, est disposée sur le panneau Ouest 30 tandis qu'une source 95, associée au réflecteur élémentaire 56, est disposée de manière opposée sur le panneau Est 32. Des sources 96, 98, 100 associées respectivement aux réflecteurs élémentaires 64, 62 et 66 sont disposées sur le panneau Sud 28 de la plateforme 12. La zone d'ajoure 77 dont le contour est représenté par des traits interrompus sur les Figures 1 et 2, est ici délimitée par la projection de l'ensemble formé par la structure de la plateforme 12 et des sources antennaires. Les différents réflecteurs élémentaires du dispositif antennaire sont disposés autour de la zone d'ajoure 77. La membrane 50 est une membrane souple, pliable dans un état replié, et dépliable dans un état déployé selon un plan d'extension tel que représenté sur les Figues 1 et 2. Les réflecteurs élémentaires 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68 comportent chacun un réseau passif différent d'éléments métalliques déposés sur la face avant 52 de la membrane 50. Chaque réseau passif formant en partie un réflecteur élémentaire comprend des éléments métalliques rayonnants passifs, aptes à réfléchir un rayonnement électromagnétique avec des déphasages différents. Suivant les Figures 1 et 2, les réflecteurs élémentaires sont disposés autour de la zone d'ajoure 77 et leur nombre est supérieur ou égal à deux. L'élément d'amarrage 43, dont la zone de contact avec le panneau arrière est limitée à la zone d'amarrage 44 est situé à l'intérieur de la zone d'ajoure 77. L'élément d'amarrage 43 est fixé rigidement à la membrane 50 du côté de sa face avant 52 et il est apte à être fixé sur la plateforme du satellite du côté de son panneau arrière 24 par un dispositif de fixation, non représenté sur les Figures 1 et 2, par exemple de la colle et/ou des vis.

Chaque réseau passif est un réseau d'éléments métalliques aptes à réfléchir le rayonnement électromagnétique incident avec des déphasages associés configurables. Les éléments métalliques d'un même réseau sont configurés différemment par leur forme et leur taille pour satisfaire un motif spatial de déphaseurs simulant un diagramme de rayonnement prédéterminé, correspondant au diagramme de rayonnement d'un réflecteur élémentaire.

Les éléments métalliques d'un même réseau sont configurés suivant une configuration propre à un réflecteur élémentaire, en d'autres termes une bande de fréquence de fonctionnement, par exemple une bande comprise dans l'ensemble des bandes L, S, C, Ku, Ka, et une forme simulée d'une portion de paraboloïde ou une forme simulée d'une surface conformée prédéterminée, apte à focaliser le rayonnement électromagnétique réfléchi dans une direction ou en un point. Ainsi, la structure porteuse des réflecteurs élémentaires que constitue la membrane souple est d'un seul tenant et elle est plane. Les réflecteurs élémentaires étant également de forme plane et étant parfaitement intégrés à la membrane pour former une structure souple pliable et dépliable, des tailles très grandes de dispositifs antennaires multi-réflecteurs peuvent être atteintes. Les tailles pouvant être atteintes sont comprises entre 40 centimètres et 3 mètres de rayon. La masse d'un tel dispositif antennaire étant faible, cela permet d'obtenir un nombre de réflecteurs élémentaires plus grand ainsi que des tailles de réflecteurs élémentaires plus grandes. Le dispositif antennaire multi-réflecteurs à l'état déployé étant plan et pouvant être de grande taille, cela permet également d'éviter les masquages des faisceaux par la plateforme du satellite.

Suivant la Figure 3, seuls les réflecteurs 54, 68 et 64 sont représentés. Chaque réflecteur est 54, 68, 64 comprend respectivement un réseau plan différent 112, 114, 116 d'éléments métalliques découpés dans un film métallique formant une couche 118 de la face avant 52 de la membrane 50. La membrane 50 comporte au moins une deuxième couche 120, située en dessous du film métallique 118 découpé en éléments métalliques. Chaque réseau d'éléments métalliques associé à un réflecteur élémentaire différent comprend des éléments métalliques regroupés selon un motif de réseau ou configuration de réseau. Les éléments métalliques du réseau 112 sont répartis sur la surface d'un disque.

Les éléments métalliques du réseau 114 sont répartis sur la surface d'un rectangle. Les éléments métalliques du réseau 116 sont répartis sur la surface d'un hexagone. Chaque élément métallique est apte à réfléchir passivement le rayonnement électromagnétique avec un angle de déphasage fonction de la forme et des dimensions d'un motif métallique et de la longueur d'onde de fonctionnement souhaitée du rayonnement électromagnétique. Chaque motif métallique d'un élément métallique a une taille et une forme adaptée à la configuration du réseau auquel il appartient en termes de bande de fréquence et du déphasage d'élément métallique qui lui est prescrit par la configuration du réseau auquel il appartient. Les éléments métalliques réflecteurs, passifs et déphaseurs, de deux réseaux passifs, par exemple les réseaux 112 et 114, sont configurés pour faire fonctionner chacun des réseaux dans une bande de fréquence différente prédéterminée et pour simuler pour chaque réseau la forme associée d'une portion d'un paraboloïde ou d'une surface conformée. En variante, les éléments métalliques réflecteurs, passifs et déphaseurs, des deux réseaux passifs sont configurés pour faire fonctionner chaque réseau dans une même bande de fréquence et une même polarisation et pour simuler pour chaque réseau une forme associée différente d'une portion d'un paraboloïde et d'une surface conformée. Selon une autre variante, les éléments métalliques réflecteurs, passifs et déphaseurs, des deux réseaux passifs sont configurés pour faire fonctionner chaque réseau dans une même fréquence et une polarisation différente, les polarisations étant de préférence mutuellement orthogonales et pour simuler pour chaque réseau une forme associée d'une portion d'un paraboloïde ou d'une surface conformée. Suivant la Figure 4, la face arrière 53 de la membrane 50 comprend un ensemble maillé 200 de segments de raidissements représentés en traits pointillés, l'ensemble maillé 200 étant formé par des segments de pliage 218, 220, 222, 224, 226, 228, 230, 232, 234, 236, 238, 240, des segments de bordure 242, 244, 246, 248, 250, 252, 254, 256, 258, 260, 262, 264 de la membrane 50, et des segments d'inhibition de faux plis, aptes à défroisser la membrane 50 et désignés par les références 266, 268, 270, 272. Les segments de pliage 218, 220, 222 forment un premier axe de pliage 280 tandis que les segments de pliage 224, 226 et 228 forment un deuxième axe de pliage 282, parallèle au premier axe de pliage 280. Ces axes de pliage sont disposés de sorte à pouvoir plier de part et d'autre la membrane sur une bande contenant la zone d'ajoure 102. Les segments de pliage 230, 232, 234 forment un troisième axe de pliage 284 de la membrane 50, orthogonal au premier axe de pliage 280, tandis que les segments de pliage 236, 238 et 240 forment un quatrième axe de pliage 286, orthogonal au deuxième axe de pliage 282.

Les axes de pliage 280, 282, 284, 286 sont agencés entre eux de façon à permettre un pliage de la membrane 50, qui en positon pliée recouvre la plateforme 12 du satellite sur ses panneaux Est et Ouest. Ainsi, le dispositif antennaire multi-réflecteurs 40 occupe en position emballé un encombrement réduit avec la plateforme 12, les panneaux solaire 14 et 16 étant repliés en position emballé sur les panneaux Nord et Sud. Le dispositif antennaire suivant le Figure 4 comprend un cadre de raidissement 300, pliable en position emballée et dépliable en position déployée, monté sur la face arrière 53 de la membrane 50.

Le cadre de raidissement 300 comprend des éléments raidisseurs 318, 320, 322, 324, 326, 328, 330, 332, 334, 336, 338, 340, 342, 344, 346, 348, 350, 352, 354, 356, 358, 360, 362, 364, 366, 368, 370, 372, articulés entre eux, et disposés en vis-à-vis de l'ensemble maillé 200 de segments de raidissements de la membrane 50, c'est-à-dire en vis-à-vis des segments 218, 220, 222, 224, 226, 228, 230, 232, 234, 236, 238, 240, 242, 244, 246, 248, 250, 252, 254, 256, 258, 260, 262, 264, 266, 268, 270, 272. Les éléments raidisseurs sont fabriqués en un matériau composite transparent au rayonnement électrique émis dans la ou les bandes de fréquence de fonctionnement. Le cadre de raidissement 300 est fixé à la face arrière 53 de la membrane 50 en des premières zones de fixation 382 situées à la périphérie de la membrane 50.

Le cadre de raidissement est fixé à l'élément d'amarrage 43 en des deuxièmes zones de fixation 384, situées à la périphérie ou dans la zone d'ajoure 102, au travers d'éléments de raccordement 390, 392, 394 et 396. Des articulations 402, 404, 410 permettent aux éléments de raidissement de pouvoir pivoter entre eux selon trois ou cinq directions différentes de façon à permettre le pliage en position de stockage ou d'emballement de la membrane 50 et le déploiement de la membrane 50. Chaque élément raidisseur est constitué d'une tringle creuse dans laquelle peut circuler un fil. Ici quatre fils longs de dépliage traversent les éléments raidisseurs formant les quatre axes de pliage de la membrane 50. Chaque fil de dépliage relie les extrémités des deux éléments raidisseurs constituant les extrémités de l'axe de pliage associé. Par exemple, un fil de dépliage traverse les éléments raidisseurs 336, 338, 340 et relie les extrémités des raidisseurs 336, 340 situés en vis-à-vis des extrémités du quatrième axe de pliage 286.

Quatre fils longs de bordure traversent les éléments raidisseurs formant les quatre bordures de la membrane 50. Chaque fil de bordure relie les extrémités des deux éléments raidisseurs constituant les extrémités d'un segment de bordure de la membrane 50. Par exemple, un fil de bordure traverse les éléments raidisseurs 342, 344, 346, et relie les extrémités des raidisseurs 342, 346 situés en vis-à-vis des extrémités du segment de bordure situé en haut de la Figure 4.

Quatre fils courts de dé-froissement diagonaux traversent les éléments raidisseurs aptes à défroisser la membrane 50 selon les directions diagonales de sa surface rectangulaire. Chaque fil de dé-froissement diagonal relie les extrémités d'un élément raidisseur diagonal. Par exemple, un fil de dé-froissement traverse l'élément raidisseur diagonal 370, et relie les extrémités du raidisseur situés en vis-à-vis des extrémités du segment de dé-froissement 270 correspondant. Chaque extrémité d'un fil long est reliée à un ressort de déploiement solidaire d'une articulation d'extrémité, l'articulation étant fixé en une première zone de fixation à la membrane. Le ressort de déploiement par exemple un ressort à torsion précontraint lorsque la membrane 50 est pliée et emballée. Sur la Figure 4, une articulation d'extrémité 404, 410 muni d'un ressort de déploiement est représentée par un cercle avec un disque foncé à l'intérieur. Par exemple, le fil de bordure correspondant à la bordure située en haut de la Figure 4 est relié aux deux ressorts de déploiement des articulations d'extrémité correspondant aux deux coins supérieurs de la membrane sur la Figure 4. Dans ce cas les ressorts de déploiement sont des ressorts servant à défroisser la membrane. Par exemple le fil de dépliage correspondant au quatrième axe de pliage 286 est relié aux deux ressorts de déploiement intégrés dans les articulations d'extrémité correspondant aux extrémités des segments de pliage 236, 240. Dans ce cas les ressorts de déploiement son des ressorts servant à déplier la membrane.

De même, le fil dépliage correspondant au premier axe de pliage 280 est relié aux deux ressorts de déploiement intégrés dans les articulations d'extrémité correspondant aux extrémités des segments de pliage 218, 222. Lorsque le dispositif antennaire est dé-gerbée, les ressorts de dépliage actionnent en pivotement les éléments raidisseurs autour de leur articulation de façon à déplier la membrane 50 dans l'ordre inverse de la séquence des étapes de pliage. Puis la membrane étant déployée, l'ensemble des ressorts de déploiement maintient le déploiement de la membrane en exerçant des efforts de directions opposées au centre de la membrane. En variante, les éléments raidisseurs peuvent être remplacés par des tuyaux pneumatiques avec à leurs extrémités une caténaire et des fils de répartition des forces de tension.

Suivant la Figure 5, le dispositif antennaire et en conséquence la membrane 50 sont pliés dans un état intermédiaire résultat d'une première étape de pliage. Dans la première étape, à partir d'un état déployé initial le dispositif antennaire multi-réflecteurs est plié de façon a superposer trois bandes 502, 504, 506 de membranes superposées. Une première bande 502 comprend la portion de membrane délimitée par les segments de membrane 230, 232, 234, 236, 238, 240, 244, 256 et les éléments raidisseurs 320, 326, 344, 356. Une deuxième bande 504 comprend la portion de membrane délimitée par les segments 236, 238, 240, 246, 248, 250, 252, 254 et les éléments raidisseurs 346, 370, 322, 328, 372, 354, 348, 350, 352. Une troisième bande 506 comprend la portion de membrane délimitée par les segments 230, 232, 234, 242, 264, 262, 260, 258 et les éléments raidisseurs 342, 366, 364, 362, 360, 358, 324, 368.

Dans la première étape, la première bande 302 est fixe par rapport au panneau arrière de la plateforme sur laquelle elle est montée au travers du dispositif d'amarrage 43. Dans la première étape, la deuxième bande 304 est pliée en pivotant autour du quatrième axe de pliage 286 vers la normale de la face avant 52 de la membrane 50 pour retomber en vis-à-vis de la première bande 502. Alors, un bord 508 de la deuxième bande 504 contenant les segments 248, 250, 252, vue de bout sur la Figure 5 est en vis-à-vis du troisième axe de pliage 284. Puis dans la même première étape, la troisième bande 506 côté face avant de la membrane 50 est rabattue sur la deuxième bande 504 coté face arrière qui se trouve superposée sur la première bande 502. La troisième bande 506 est rabattue sur la deuxième bande 504 en faisant pivoter la troisième bande 504 autour du troisième axe de pliage 284. Alors, un bord 510 de la troisième bande 506 contenant les segments 360, 362, 364, vu de bout sur la Figure 5 est en vis-à-vis du quatrième axe de pliage 286. Ainsi les trois bandes 502, 504, 506 sont superposées dans l'état intermédiaire, résultat de la première étape de pliage. Il est à remarquer que, pendant la première étape, les ressorts à torsion situés aux extrémités des premier et deuxième axes de pliage 280, 282 sont précontraints et maintenus dans cet état par un outil classique non décrit ici. Suivant la Figure 6, les trois bandes latérales 502, 504, 506 repliées entre elles sont à la fin de la première étape orientées selon la direction Ouest-Est du satellite.

Les trois bandes dans leur ensemble sont pliées dans une deuxième étape de façon à envelopper de part et d'autre la plateforme 12 du satellite et à être proches et en vis-à-vis des panneaux Ouest et Est de la plateforme, les ressorts de déploiement, situés en périphérie de la membrane 50 et formant le mécanisme de déploiement, étant précontraints et maintenus par un dispositif de maintien 520, classiquement de type pyrotechnique, faisant partie du satellite et destiné à être embarqué avec lui. Le dispositif de maintien 520 est apte à maintenir l'antenne en position pliée lors de la phase d'emballement du satellite dans la coiffe du lanceur et lors de la phase de lancement du satellite.

Lors de la phase de mise à poste du satellite, après le déploiement des panneaux solaires 14, 16, le dispositif antennaire est déployé par désactivation des moyens de maintien 520. Sous l'action des ressorts de déploiement, la membrane est dépliée en s'écartant d'abord des panneaux Est et Ouest de la plateforme, puis en dépliant la troisième bande 506 autour du troisième axe de pliage. Enfin la deuxième bande 504 est dépliée en pivotant autour du quatrième axe de pliage. La membrane déployée selon un surface plane est tendue à sa périphérie par les éléments raidisseurs et les ressorts de manière à éviter les faux plis. En variante, suivant la Figure 7, pour accroître les rapports des distances focales des réflecteurs élémentaires sur leurs diamètres apparents, le dispositif d'amarrage du dispositif antenne à la plateforme du satellite comprend un mât déployable 550, par exemple un mat télescopique. Ainsi, le décalage de chacun des réflecteurs élémentaires par rapport à la source est augmenté et les masquages par la plateforme réduits.

La zone d'ajoure 102 est définie de la même façon que pour la configuration de la Figure 1 comme étant la projection selon l'axe Nadir du satellite de la structure du satellite sur la membrane 50. En variante encore, le mât peut être supprimé en disposant le dispositif antennaire multi-réflecteurs sur un deuxième satellite volant en formation avec le premier satellite, porteur des sources des antennes de télécommunication.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif antennaire multi-réflecteurs, destiné à être monté sur un satellite (2) et à fonctionner dans une ou plusieurs bandes de fréquences prédéterminées, comprenant une membrane souple (50), pliable dans un état replié et dépliable dans un état déployé suivant un plan d'extension en étant délimitée par une bordure externe, et comportant une face avant (52) et une face arrière (53), caractérisé en ce que la membrane (50) comprend une zone d'ajoure (102), située sensiblement centralement à l'intérieur de la surface de la membrane formée à l'état déployé, et délimitée par un contour représentatif d'un masquage optique du satellite (2), et au moins deux réseaux passifs (112, 114), formant chacun un réflecteur élémentaire (54, 68) et comprenant des éléments métalliques rayonnants, passifs à déphasage configurable, situés sur la face avant (52) autour de la zone d'ajoure (77), en des emplacements différents de la face avant (52) de la membrane (50).
2. 2. Dispositif antennaire multi-réflecteurs selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au mois trois réseaux passifs (112, 114, 116), formant chacun un réflecteur élémentaire (54, 68, 64) et situés en des emplacements différents de la face avant (52) de la membrane (50).
3. 3. Dispositif antennaire multi-réflecteurs selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'il comprend : un élément d'amarrage (43) apte à fixer la membrane (50) à un panneau arrière (24) de plateforme du satellite (2) sur une zone d'amarrage (44) incluse dans la zone d'ajoure (77).
4. 4. Dispositif antennaire multi-réflecteurs selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque réseau passif (112, 114, 116) est un réseau d'éléments métalliques réflecteurs passifs déphaseurs configurés pour fonctionner dans une bande de fréquence prédéterminée et pour simuler la forme d'une portion de paraboloïde ou la forme d'une surface conformée prédéterminée qui focalise dans une direction prédéterminée un rayonnement électromagnétique émis dans la bande de fréquence prédéterminée.
5. 5. Dispositif antennaire selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque élément métallique réflecteur passif déphaseur d'un réseau passif comprend un motif métallique découpé dans un film métallique (118) formant une couche de la face avant (53) de la membrane (50), chaque motif métallique ayant une taille et une forme adaptées à la configuration du réseau prédéterminée en termes de bande de fréquence et d'anglede déphasage de l'élément métallique réflecteur, passif et déphaseur, auquel le motif métallique est associé.
6. 6. Dispositif antennaire multi-réflecteurs selon l'une quelconques des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les éléments métalliques réflecteurs, passifs et déphaseurs, de deux réseaux passifs sont configurés pour faire fonctionner chacun des deux réseaux dans une bande de fréquence différente prédéterminée et pour simuler pour chaque réseau la forme associée d'une portion d'un paraboloïde ou d'une surface conformée.
7. 7. Dispositif antennaire multi-réflecteurs selon l'une quelconques des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les éléments métalliques réflecteurs, passifs et déphaseurs, de deux réseaux passifs sont configurés pour faire fonctionner chaque réseau dans une même bande de fréquence prédéterminée et une même polarisation, et pour simuler pour chaque réseau une forme associée différente d'une portion d'un paraboloïde ou d'une surface conformée.
8. 8. Dispositif antennaire multi-réflecteurs selon l'une quelconques des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les éléments métalliques réflecteurs, passifs et déphaseurs, des deux réseaux passifs sont configurés pour faire fonctionner chaque réseau dans une même bande de fréquence prédéterminée et une polarisation différente, les polarisations étant de préférence mutuellement orthogonales, et pour simuler pour chaque réseau une forme associée d'une portion d'un paraboloïde ou d'une surface conformée.
9. 9. Dispositif antennaire multi-réflecteur selon l'une quelconques des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la membrane a la forme d'un polygone et comporte sur la face arrière un maillage (200) de segments de raidissement, formé par des segments de pliage (218, 220, 222, 224), des segments de bordure (242, 244, 246, 248) de la membrane (50), et des segments d'inhibition de faux plis, et le dispositif comprend sur la face arrière (53) un cadre de raidissement (300) de la membrane (50), formé par des éléments raidisseurs (318, 320, 322, 324, 342, 344, 346, 348) articulés entre eux et disposés sur le maillage des segments de raidissements, les éléments raidisseurs (318, 320, 322, 324, 342, 344, 346, 348) étant fabriqués en un matériau transparent au rayonnement électrique émis dans la ou les bandes de fréquence de fonctionnement, le cadre de raidissement (300) étant fixé à la face arrière (53) de la membrane (50) en des premières zones de fixation (382) situées à la périphérie de la membrane (50), et étant fixé à l'élément d'amarrage (53) en des deuxièmes zones de fixation,le cadre de raidissement (300) étant apte à être tendu en position déployée sous l'action de forces de raidissement centrifuges par rapport à la zone d'ajoure (77) de la membrane (50), et exercées sur les premières zones de fixation (382).
10. 10. Dispositif antennaire selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisme de déploiement apte à déformer le cadre de raidissement (300) depuis une position repliée à une position déployée, et à tendre la membrane (50) sous l'action de forces centrifuges par rapport à la zone d'ajoure (77) de la membrane (50) exercées sur les premières zones de fixation (382) situées à la périphérie de la membrane (50), et en ce que le mécanisme de déploiement comprend des éléments compris dans l'ensemble des ressorts avec des fils, et des tuyaux pneumatiques avec caténaire et fils de répartition de forces de tension.
11. 11. Satellite comprenant une plateforme (12) ayant un panneau de référence (22), un panneau d'arrimage (24) de membrane situé à l'opposé au panneau de référence (22), un ou plusieurs deux panneaux latéraux (26, 28) sensiblement perpendiculaires au panneau d'arrimage (24), et un dispositif antennaire mufti-réflecteurs (40) défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la membrane (50) comprend des segments de pliage agencés de sorte qu'en partant de l'état déployé de la membrane étendue dans un plan d'extension, et après une succession de pliages de la membrane autour d'axes de pliage différents, la membrane (50) pliée recouvre un ou plusieurs panneaux latéraux (26, 28).