FR3054090A1 - Systeme de satellite qui produit un faisceau de liaison intersatellite (isl) optique sur la base d'un faisceau de liaison montante de ligne d'alimentation optique - Google Patents

Systeme de satellite qui produit un faisceau de liaison intersatellite (isl) optique sur la base d'un faisceau de liaison montante de ligne d'alimentation optique Download PDF

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Ghislain Turgeon
Vijaya Gallagher
William Hreha
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Maxar Space LLC
Original Assignee
Space Systems Loral LLC
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Abstract

La présente invention concerne un sous-système spatial d'un satellite (100) et les procédés à utiliser avec celui-ci, pour produire et transmettre un faisceau de liaison ISL optique à un autre satellite. Le sous-système peut inclure, entre autres, un dispositif optique récepteur (302), des amplificateurs optiques (304, 938), un démultiplexeur de multiplexage WDM (306), des séparateurs de faisceaux (932), un multiplexeur de multiplexage WDM (936) et un dispositif optique émetteur (940). Le dispositif optique émetteur (940) peut être configuré de manière à recevoir un signal optique multiplexé par répartition en longueur d'onde amplifié et, en fonction de cela, à transmettre un faisceau de liaison ISL optique (152, 162) à un autre satellite (150, 160). Dans certains modes de réalisation, étant donné que les fréquences RF d'un signal optique multiplexé par répartition en longueur d'onde produit par le multiplexeur de multiplexage WDM (936) sont dans une même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle l'autre satellite est configuré de manière à transmettre des faisceaux de liaison descendante de service RF, il existe une élimination de toute nécessité de mise en œuvre, par l'autre satellite, de quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production des faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison ISL optique.

Description

054 090
56633 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE
COURBEVOIE © N° de publication :
(à n’utiliser que pour les commandes de reproduction)
©) N° d’enregistrement national © Int Cl8 : H 04 B 7/185 (2017.01)
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION
A1
©) Date de dépôt : 12.07.17. © Demandeur(s) : SPACE SYSTEMS/LORAL, INC. —
© Priorité : 03.02.17 US 62454504; 13.07.16 US US.
62362013; 16.03.17 US 15461369.
@ Inventeur(s) : TURGEON GHISLAIN, GALLAGHER
VIJAYA et HREHA WILLIAM.
(43) Date de mise à la disposition du public de la
demande : 19.01.18 Bulletin 18/03.
©) Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Ce dernier n'a pas été
établi à la date de publication de la demande.
(© Références à d’autres documents nationaux ® Titulaire(s) : SPACE SYSTEMS/LORAL, INC..
apparentés :
©) Demande(s) d’extension : (© Mandataire(s) : LAVOIX.
SYSTEME DE SATELLITE QUI PRODUIT UN FAISCEAU DE LIAISON INTERSATELLITE (ISL) OPTIQUE SUR LA BASE D'UN FAISCEAU DE LIAISON MONTANTE DE LIGNE D'ALIMENTATION OPTIQUE.
FR 3 054 090 - A1 (by) La présente invention concerne un sous-système spa- faisceau de liaison ISL optique, tial d'un satellite (100) et les procédés à utiliser avec celuici, pour produire et transmettre un faisceau de liaison ISL optique à un autre satellite. Le sous-système peut inclure, entre autres, un dispositif optique récepteur (302), des amplificateurs optiques (304, 938), un démultiplexeur de multiplexage WDM (306), des séparateurs de faisceaux (932), un multiplexeur de multiplexage WDM (936) et un dispositif optique émetteur (940). Le dispositif optique émetteur (940) peut être configuré de manière à recevoir un signal optique multiplexé par répartition en longueur d'onde amplifié et, en fonction de cela, à transmettre un faisceau de liaison ISL optique (152, 162) à un autre satellite (150, 160). Dans certains modes de réalisation, étant donné que les fréquences RF d'un signal optique multiplexé par répartition en longueur d'onde produit par le multiplexeur de multiplexage WDM (936) sont dans une même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle l'autre satellite est configuré de manière à transmettre des faisceaux de liaison descendante de service RF, il existe une élimination de toute nécessité de mise en oeuvre, par l'autre satellite, de quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production des faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du
Figure FR3054090A1_D0001
- 1 SYSTÈME DE SATELLITE QUI PRODUIT UN FAISCEAU DE LIAISON INTERSATELLITE (ISL) OPTIQUE SUR LA BASE D’UN FAISCEAU DE LIAISON MONTANTE DE LIGNE D’ALIMENTATION OPTIQUE
Il existe un besoin croissant d’acheminement de grandes quantités de bande passante entre une passerelle au sol et un satellite basé dans l’espace, ainsi qu’entre des satellites basés dans l’espace. Avec la récente annonce de constellations de satellites en bande Ka et bande Ku planifiées, il serait bénéfique que de telles constellations de satellites en bandes de fréquence puissent être utilisées afin de satisfaire le besoin croissant susmentionné concernant l’acheminement de grandes quantités de bande passante entre une passerelle au sol et un satellite basé dans l’espace, ainsi qu’entre des satellites basés dans l’espace.
À cette fin, l’invention concerne un sous-système spatial d’un satellite, le soussystème spatial comportant :
un dispositif optique récepteur configuré de manière à recevoir un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique en provenance d’un sous-système au sol et à délivrer en sortie un signal de liaison montante de ligne d’alimentation optique ;
un premier amplificateur optique optiquement couplé au dispositif optique récepteur et configuré de manière à amplifier le signal de liaison montante de ligne d’alimentation optique qui est délivré en sortie à partir du dispositif optique récepteur ;
un démultiplexeur de multiplexage par répartition en longueur d’onde optiquement couplé à l’amplificateur optique et configuré de manière à démultiplexer, et par conséquent séparer, le signal de liaison montante de ligne d’alimentation optique amplifié, lequel est délivré en sortie à partir du premier amplificateur optique, en une pluralité de signaux optiques individuels présentant chacun une longueur d’onde maximale différente au sein d’une plage de longueurs d’onde optiques spécifiée ;
un multiplexeur de multiplexage WDM configuré de manière à recevoir un sous-ensemble des signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, et configuré de manière à multiplexer, et par conséquent à combiner, le sous-ensemble reçu des signaux optiques sur une fibre optique unique sur laquelle chacun des signaux optiques est transporté à un même instant sur sa propre longueur d’onde optique individuelle dans
-2la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée en tant qu’un signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde ;
un second amplificateur optique optiquement couplé à la fibre optique unique et configuré de manière à amplifier le signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde qui est délivré en sortie par le multiplexeur de multiplexage WDM ; et un dispositif optique émetteur configuré de manière à recevoir le signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde amplifié et, en fonction de cela, à transmettre un faisceau de liaison intersatellite (ISL) optique à un autre satellite.
Selon d’autres aspects avantageux de l’invention, le sous-système spatial d’un satellite comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, considérées seules ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
étant donné que les fréquences RF du signal optique multiplexé par répartition en longueur d'onde sont dans une même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle l’autre satellite est configuré de manière à transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, il existe une élimination de toute nécessité de mise en œuvre, par l’autre satellite, de quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison ISL optique ;
le sous-système comporte en outre :
une pluralité de photodétecteurs, dont chacun est configuré de manière à recevoir l’un d’un sous-ensemble supplémentaire des signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, et à recevoir collectivement par conséquent le sous-ensemble supplémentaire des signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente au sein de la plage de fréquences spécifiée, et dans lequel chacun des photodétecteurs est configuré de manière à convertir un signal distinct parmi les signaux optiques dans le sous-ensemble supplémentaire, en un signal de données électrique respectif présentant une fréquence RF dans une même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF ; et un(e) ou plusieurs antennes et composants RF configurés de manière à produire et transmettre, en fonction des signaux de données électriques générés par la pluralité
-3de photodétecteurs, la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF au sein de la plage de fréquences RF spécifiée ;
dans lequel, étant donné que les fréquences RF des signaux de données électriques délivrés en sortie par les photodétecteurs sont dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, il existe une élimination de toute nécessité de mise en œuvre, par le sous-système spatial, de quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique ;
le sous-système comporte en outre :
une pluralité de séparateurs de faisceaux, dont chacun est configuré de manière à séparer l’un respectif d’au moins un sous-ensemble des signaux optiques individuels qui sont délivrés en sortie à partir du démultiplexeur de multiplexage WDM en une paire respective de signaux optiques, les séparateurs de faisceaux étant par conséquent collectivement configurés de manière à produire une pluralité de paires individuelles de signaux optiques qui présentent chacune une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, où les signaux optiques d’une même paire présentent la même longueur d’onde maximale ;
dans lequel le sous-ensemble des signaux optiques qui sont reçus par le multiplexeur de multiplexage WDM comprend l’un des signaux optiques de chacune des paires individuelles de signaux optiques produites par la pluralité de séparateurs de faisceaux ;
le sous-système comporte en outre :
une pluralité de photodétecteurs, dont chacun est configuré de manière à recevoir l’autre des signaux optiques de chacune des paires individuelles de signaux optiques produites par les séparateurs de faisceaux, et par conséquent à recevoir collectivement une pluralité de signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente au sein de la plage de fréquences spécifiée, et dans lequel chacun des photodétecteurs est configuré de manière à convertir un signal distinct parmi les signaux optiques en un signal de données électrique respectif présentant une fréquence RF dans une même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF ; et
-4un(e) ou plusieurs antennes et composants RF configurés de manière à produire et transmettre, en fonction des signaux de données électriques générés par la pluralité de photodétecteurs PD, la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF au sein de la plage de fréquences RF spécifiée ;
dans lequel, étant donné que les fréquences RF des signaux de données électriques délivrés en sortie par les photodétecteurs sont dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, il existe une élimination de toute nécessité de mise en œuvre, par le sous-système spatial, de quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique ;
le sous-système comporte en outre :
un répartiteur optique en aval du démultiplexeur de multiplexage WDM, configuré de manière à recevoir au moins certains des signaux optiques délivrés en sortie par le démultiplexeur de multiplexage WDM, et configuré de manière à contrôler la manière dont lesdits au moins certains des signaux optiques qui sont reçus par le répartiteur optique sont fournis à des trajets de signaux en aval du répartiteur optique ; la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée est une plage de longueurs d’onde optiques qui est soit contigüe, soit non contigüe, au sein d’un spectre infrarouge (IR) ;
la plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le satellite est configuré de manière à produire et transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF comporte une partie de liaison descendante de la bande Ka ;
la partie de liaison descendante de la bande Ka est comprise entre 17,7 GHz et
20,2 GHz et présente par conséquent une largeur de bande de 2,5 GHz ;
la partie de liaison descendante de la bande Ka est comprise entre 17,3 GHz et
20,2 GHz et présente par conséquent une largeur de bande de 2,9 GHz.
L’invention concerne également un procédé destiné à être utilisé par un sous-système spatial d’un satellite, le procédé comportant les étapes ci-dessous consistant à :
recevoir un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique en provenance d’un sous-système au sol ;
-5produire, en fonction du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique reçu, une pluralité de signaux optiques individuels présentant chacun une longueur d’onde maximale différente au sein d’une plage de longueurs d’onde optiques spécifiée ;
multiplexer un premier sous-ensemble des signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, en vue de produire par conséquent un signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde qui inclut des données qui doivent être acheminées vers un autre satellite, de sorte que l’autre satellite peut transmettre, en fonction de cela, une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF ;
produire un faisceau de liaison intersatellite (ISL) optique en fonction du signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde ; et transmettre le faisceau de liaison ISL optique à travers l’espace libre à l’autre satellite ; dans lequel, étant donné que les fréquences RF du signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde sont dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle l’autre satellite est configuré de manière à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, il existe une élimination de toute nécessité de mise en œuvre, par l’autre satellite, de quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison ISL optique.
Selon d’autres aspects avantageux de l’invention, le procédé comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, considérées seules ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
le procédé comporte en outre les étapes ci-dessous consistant à : convertir chaque signal d’un deuxième sous-ensemble des signaux optiques, qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, en un signal de données électrique respectif présentant une fréquence RF dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF ;
produire, en fonction des signaux de données électriques, la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF au sein de la plage de fréquences RF spécifiée ; et transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF au sein de la plage de fréquences RF spécifiée ;
-6dans lequel, étant donné que les fréquences RF des signaux de données électriques résultant de la conversion sont dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, il existe une élimination de toute nécessité de mise en œuvre, par le sous-système spatial, de quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique ;
le procédé comporte en outre les étapes ci-dessous consistant à : séparer chacun d’au moins un sous-ensemble des signaux optiques individuels en une paire respective de signaux optiques, et produire par conséquent des paires individuelles de signaux optiques qui présentent chacune une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, où les signaux optiques d’une même paire présentent la même longueur d’onde maximale ;
dans lequel le sous-ensemble des signaux optiques, qui sont multiplexés pour produire le signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde, comprend l’un des signaux optiques de chacune des paires individuelles de signaux optiques produites par la séparation ;
le procédé comporte en outre les étapes ci-dessous consistant à : convertir chaque signal d’une pluralité de signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, en un signai de données électrique respectif présentant une fréquence RF dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, les signaux optiques convertis incluant l’autre des signaux optiques de chacune des paires individuelles de signaux optiques ;
produire, en fonction des signaux de données électriques, la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF au sein de la plage de fréquences RF spécifiée ; et transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF au sein de la plage de fréquences RF spécifiée ;
dans lequel, étant donné que les fréquences RF des signaux de données électriques résultant de la conversion sont dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre la
-7pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, il existe une élimination de toute nécessité de mise en œuvre, par le sous-système spatial, de quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique ;
la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée est une plage de longueurs d’onde optiques qui est soit contigüe, soit non contigüe, au sein d’un spectre infrarouge (IR) ;
la plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le satellite et l’autre satellite sont configurés de manière à produire et transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF comporte une partie de liaison descendante de la bande Ka.
Ces caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, fournie uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins d’accompagnement annexés, dans lesquels :
La figure 1 est un schéma de principe décrivant un système de communication sans fil, lequel peut être un système de communication par satellite ;
La figure 2A illustre un équipement de liaison aller de passerelle, selon un mode de réalisation de la présente technologie ;
La figure 2B illustre des composants qui peuvent être utilisés en vue de produire des porteuses RF à données modulées présentées dans la figure 2A, selon un mode de réalisation de la présente technologie ;
La figure 2C illustre des composants qui peuvent être utilisés en vue de produire des porteuses RF à données modulées présentées dans la figure 2A, selon un autre mode de réalisation de la présente technologie ;
La figure 2D illustre un ou plusieurs réseaux optiques, lesquels sont externes à l’équipement de liaison aller de passerelle, présenté dans la figure 2A, fournissant des signaux optiques à l’équipement de liaison aller de passerelle ;
La figure 3 illustre un équipement de liaison aller de segment spatial, selon un mode de réalisation de la présente technologie ;
Les figures 4A et 4B illustrent une partie d’équipement de liaison retour de segment spatial, selon des modes de réalisation alternatifs de la présente technologie ;
La figure 4C illustre une partie d’équipement de liaison retour de segment spatial, selon un autre mode de réalisation de la présente technologie ;
-8La figure 4D illustre une partie supplémentaire d’équipement de liaison retour de segment spatial, selon un mode de réalisation de la présente technologie ;
La figure 4E illustre une partie d’équipement de liaison retour de segment spatial, selon un autre mode de réalisation de la présente technologie ;
La figure 5A illustre un équipement de liaison retour de passerelle, selon un mode de réalisation de la présente technologie ;
La figure 5B illustre un équipement de liaison retour de passerelle, selon un autre mode de réalisation de la présente technologie ;
La figure 6 est un organigramme de haut niveau qui sert à résumer des procédés destinés à permettre à un sous-système au sol de produire et de transmettre un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique à un satellite, selon certains modes de réalisation de la présente technologie ;
La figure 7 est un organigramme de haut niveau qui sert à résumer des procédés destinés à permettre à un sous-système spatial d’un satellite de produire et de transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF dans une plage de fréquences RF spécifiée, à des terminaux de service, selon certains modes de réalisation de la présente technologie ;
La figure 8 est un organigramme de haut niveau qui sert à résumer des procédés destinés à permettre à un sous-système spatial d’un satellite de produire et de transmettre un faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique, selon certains modes de réalisation de la présente technologie ;
La figure 9A illustre un équipement de liaison intersatellite (ISL) de segment spatial et un équipement de liaison aller de segment spatial, selon un mode de réalisation de la présente technologie ;
La figure 9B illustre un équipement de liaison intersatellite (ISL) de segment spatial et un équipement de liaison aller de segment spatial, selon un autre mode de réalisation de la présente technologie ;
La figure 9C illustre un équipement de liaison intersatellite (ISL) de segment spatial, un équipement de liaison aller de segment spatial et un équipement de segment spatial qui peuvent consommer un ou plusieurs des signaux optiques, selon un mode de réalisation de la présente technologie ;
La figure 9D illustre un équipement de liaison intersatellite (ISL) de segment spatial, un équipement de liaison aller de segment spatial et un équipement de segment
-9spatial qui peuvent consommer un ou plusieurs des signaux optiques, selon un autre mode de réalisation de la présente technologie ;
La figure 10A est un organigramme de haut niveau qui sert à résumer des procédés destinés à permettre à un sous-système spatial de produire un faisceau de liaison intersatellite (ISL) optique et des faisceaux de liaison descendante de service RF, sur la base d’un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique reçu en provenance d’une passerelle optique, selon un mode de réalisation de la présente technologie ;
La figure 10B est un organigramme de haut niveau qui sert à résumer des procédés destinés à permettre à un sous-système spatial de produire un faisceau de liaison intersatellite (ISL) optique et des faisceaux de liaison descendante de service RF, sur la base d’un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique reçu en provenance d’une passerelle optique, selon un autre mode de réalisation de la présente technologie ;
La figure 11A est un organigramme de haut niveau qui sert à résumer des procédés destinés à permettre à un sous-système spatial de produire un faisceau de liaison intersatellite (ISL) optique et des faisceaux de liaison descendante de service RF, sur la base d’un faisceau de liaison ISL optique reçu en provenance d’un autre satellite, selon un mode de réalisation de la présente technologie ;
La figure 11B est un organigramme de haut niveau qui sert à résumer des procédés destinés à permettre à un sous-système spatial de produire un faisceau de liaison intersatellite (ISL) optique et des faisceaux de liaison descendante de service RF, sur la base d’un faisceau de liaison ISL optique reçu en provenance d’un autre satellite, selon un autre mode de réalisation de la présente technologie ;
La figure 12A illustre un équipement de liaison intersatellite (ISL) de segment spatial « RF à optique », selon un mode de réalisation de la présente technologie ;
La figure 12B illustre un équipement de liaison intersatellite (ISL) de segment spatial « RF à optique », selon un autre mode de réalisation de la présente technologie ;
La figure 12C illustre un équipement de liaison intersatellite (ISL) de segment spatial « RF à optique », selon un mode de réalisation supplémentaire de la présente technologie ;
La figure 13A est un organigramme de haut niveau qui sert à résumer des procédés destinés à permettre à un sous-système spatial de recevoir un faisceau de liaison
- 10montante de ligne d’alimentation RF, et de produire un faisceau de liaison intersatellite (ISL) optique à partir de celui-ci, selon un mode de réalisation de la présente technologie ;
La figure 13B est un organigramme de haut niveau qui sert à résumer des procédés destinés à permettre à un sous-système spatial de recevoir un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation RF, et à produire deux faisceaux de liaison intersatellite (ISL) optiques à partir de celui-ci, selon un mode de réalisation de la présente technologie.
Certains modes de réalisation de la présente technologie décrits ci-après se rapportent à des architectures de systèmes et sous-systèmes pour des satellites à haut débit (HTS), des satellites à très haut débit (VHTS) et des satellites à très très haut débit (WHTS), également appelés «satellites à ultra-haut débit» (UHTS), lesquels peuvent être appelés collectivement « HTS ». Des modes de réalisation spécifiques de la présente technologie décrits ci-après concernent des sous-systèmes spatiaux qui peuvent recevoir des faisceaux de liaison montante de ligne d’alimentation optique en provenance d’une passerelle au sol, et en fonction de cela, produire des faisceaux de liaison intersatellite (ISL) optiques et des faisceaux de liaison descendante de service RF. D’autres modes de réalisation de la présente technologie décrits ci-après concernent des sous-systèmes spatiaux qui peuvent recevoir des porteuses RF modulées à partir de faisceaux de liaison montante de ligne d’alimentation RF en provenance d’une passerelle au sol, et en fonction de cela, produire des faisceaux de liaison intersatellite (ISL) optiques. Un faisceau de liaison ISL peut en outre ou alternativement être produit par un sous-système spatial (par exemple, un sous-système de liaison ISL sur un satellite) en fonction d’un ou plusieurs faisceaux de liaison montante de service reçus en provenance d’un ou plusieurs terminaux de service ST. Un faisceau de liaison ISL peut en outre ou alternativement être produit par un sous-système spatial (par exemple, un sous-système de liaison ISL sur un satellite), en fonction d’un ou plusieurs signaux reçus en provenance d’un autre sous-système (par exemple, un sous-système non ISL) sur le satellite. Sous l’effet de la disponibilité du spectre, si des liaisons de ligne d’alimentation entre les sites de passerelles (GW) et les satellites occupent des fréquences optiques, alors le nombre de sites GW peut être considérablement réduit par rapport au cas où les liaisons de ligne d’alimentation occupent des fréquences RF, ce qui conduit à des économies considérables dans les segments spatiaux et au sol.
- 11 Avant de décrire en détail les modes de réalisation spécifiques de la présente technologie, il est tout d’abord utile de décrire un système de communication sans fil exemplaire avec lequel les modes de réalisation de la présente technologie seraient utiles. Un exemple d’un tel système de communication sans fil sera à présent décrit en référence à la figure 1.
La figure 1 illustre un schéma de principe d’un système de communication sans fil qui inclut une plateforme de communication 100, qui peut être un satellite situé, par exemple, à une position orbitale géostationnaire ou non géostationnaire. Lorsqu’un satellite est en orbite non géostationnaire, le satellite peut être un satellite à orbite basse (LEO). Dans d’autres modes de réalisation, d’autres plateformes peuvent être utilisées, par exemple un véhicule aérien sans pilote (UAV) ou un ballon, voire un navire pour les abonnés immergés. Dans encore un autre mode de réalisation, les abonnés peuvent être des véhicules aériens et la plateforme peut être un navire ou un camion, où la « liaison montante » et la « liaison descendante » dans les paragraphes qui suivent sont inversées en ce qui concerne leurs relations géométriques. La plateforme 100 peut être couplée en communication à au moins une passerelle (GW) 105 et à une pluralité de terminaux d’abonné ST (y compris les terminaux d’abonné 107). L’expression «terminaux d’abonné» peut être utilisée pour désigner un unique terminal d’abonné ou de multiples terminaux d’abonné. Un terminal d’abonné ST est adapté à des fins de communication avec la plateforme de communication sans fil 100, laquelle, tel que susmentionné, peut être un satellite. Les terminaux d’abonné peuvent inclure des terminaux d’abonné fixes et/ou mobiles, y compris, mais sans s’y limiter, un téléphone cellulaire, un combiné sans fil, un modem sans fil, un émetteur-récepteur de données, un récepteur de radiomessagerie ou un récepteur de détermination de position, ou un téléphone-radio mobile, ou une tête de réseau d’un réseau local isolé. Un terminal d’abonné peut être portatif, portable (notamment les installations montées sur véhicule pour voitures, camions, bateaux, trains, avions, etc.), ou fixe, selon les besoins. Un terminal d’abonné peut être appelé un dispositif de communication sans fil, une station mobile, une unité sans fil mobile, un utilisateur, un abonné ou un mobile. Lorsque la plateforme de communication d’un système de communication sans fil est un satellite, le système de communication sans fil peut être désigné plus précisément comme un système de communication par satellite. Pour le reste de la présente description, sauf indication contraire, il est supposé que la plateforme de communication 100 est un satellite. En conséquence, la plateforme 100 sera souvent désignée comme le satellite 100, et le système
- 12de communication sans fil sera souvent appelé un système de communication par satellite. Selon certains modes de réalisation, il est possible qu’un terminal d’abonné avec lequel un satellite communique par voie hertzienne soit situé sur une plateforme ou sur un autre satellite.
Dans un mode de réalisation, le satellite 100 comporte un bus (par exemple, un astronef) et une ou plusieurs charges utiles (par exemple, la charge utile de communication, une charge utile d’imagerie, etc.). Le satellite inclura également un système de gestion de données et de commandes et de multiples sources d’énergie, par exemple des batteries, des panneaux solaires et un ou plusieurs systèmes de propulsion, pour faire fonctionner le bus et la charge utile. Le système de gestion de données et de commandes peut être utilisé, par exemple, pour commander des aspects d’une charge utile et/ou d’un système de propulsion, mais sans s’y limiter.
Ladite au moins une passerelle 105 peut être couplée à un réseau 140, comme, par exemple, Internet, un réseau téléphonique public commuté terrestre, un réseau téléphonique mobile, ou un réseau de serveur privé, etc. La passerelle 105 et le satellite (ou plateforme) 100 communiquent sur un faisceau de ligne d’alimentation 102, qui dispose à la fois d’une liaison montante de ligne d’alimentation 102u et d’une liaison descendante de ligne d’alimentation 102d. Dans un mode de réalisation, le faisceau de ligne d’alimentation 102 est un faisceau étroit destiné à éclairer une région 104 à la surface de la Terre (ou une autre surface). La passerelle 105 se situe dans la région 104 et communique avec le satellite 100 par le biais du faisceau de ligne d’alimentation 102. Bien qu’une seule passerelle soit montrée, certaines mises en œuvre comporteront de multiples passerelles, par exemple cinq, dix ou plus. Un mode de réalisation n’inclut qu’une seule passerelle. Chaque passerelle peut utiliser son propre faisceau de ligne d’alimentation, bien que plus d’une passerelle puisse être positionnée au sein d’un faisceau de ligne d’alimentation. Dans un mode de réalisation, une passerelle est située dans le même faisceau étroit qu’un ou plusieurs terminaux d’abonné. Dans certains modes de réalisation, la liaison montante de ligne d’alimentation 102u est un faisceau optique. Dans d’autres modes de réalisation, la liaison montante de ligne d’alimentation 102u est un faisceau RF. De même, il est possible que la liaison descendante de ligne d’alimentation 102d soit un faisceau optique ou un faisceau RF, en fonction du mode de réalisation.
Les terminaux d’abonné ST et le satellite 100 communiquent sur des faisceaux de service, qui sont également connus sous le nom de faisceaux d’utilisateur. Par exemple, la
- 13figure 1 illustre les faisceaux de service 106, 110, 114 et 118 pour éclairer les régions 108, 112, 116 et 120, respectivement. Dans de nombreux modes de réalisation, le système de communication inclura plus de quatre faisceaux de service (par exemple, soixante, cent, etc.). Les faisceaux de service présentent chacun une liaison montante (106u, 110u, 114u, 118u) et une liaison descendante (110d, 114d, 106d, 118d) pour la communication entre les terminaux d’abonné ST et le satellite 100. Bien que la figure 1 ne montre que deux terminaux d’abonné au sein de chaque région 108, 112, 116 et 120, un système typique peut présenter des milliers de terminaux d’abonné au sein de chaque région. Dans les modes de réalisation décrits ci-après, il est supposé que les faisceaux de service (liaison montante et liaison descendante) sont des faisceaux RF, par opposition à des faisceaux optiques.
Dans un mode de réalisation, la communication au sein du système de la figure 1 suit une direction aller-retour nominale moyennant quoi les données sont reçues par la passerelle 105 en provenance du réseau 140 (par exemple, Internet) et sont transmises sur le trajet aller 101 à un ensemble de terminaux d’abonné ST. À titre d’exemple, la communication sur le trajet aller 101 consiste à transmettre les données, de la passerelle 105 au satellite 100, par le biais de la liaison montante 102u du faisceau de ligne d’alimentation 102, à travers un premier trajet de signal sur le satellite 100, et du satellite 100 à un ou plusieurs terminaux d’abonné ST, par le biais de la liaison descendante 106d du faisceau de service 106. Une liaison montante (par exemple, la liaison 102u) d’un faisceau de ligne d’alimentation (par exemple, le faisceau 102) peut également être désignée plus succinctement comme un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation, et la liaison descendante (par exemple, la liaison 106d) d’un faisceau de service (par exemple, un faisceau 106) peut également être désignée plus succinctement comme un faisceau de liaison descendante de service. Bien que l’exemple ci-dessus mentionne le faisceau de service 106, l’exemple aurait pu utiliser d’autres faisceaux de service.
Des données peuvent également être envoyées, des terminaux d’abonné ST, sur le trajet retour 103, à la passerelle 105. À titre d’exemple, la communication sur le trajet retour consiste à transmettre les données, d’un terminal d’abonné (par exemple, le terminal d’abonné 107 dans le faisceau de service 106) au satellite 100, par le biais de la liaison montante 106u du faisceau de service 106, à travers un second trajet de signal sur le satellite 100, et du satellite 100 à la passerelle 105, par le biais de la liaison descendante 102d du faisceau de ligne d’alimentation 102. Une liaison montante (par exemple, la liaison 106u) d’un faisceau de service (par exemple, le faisceau 106) peut
- 14également être désignée plus succinctement comme un faisceau de liaison montante de service, et la liaison descendante 102d du faisceau de ligne d’alimentation 102 peut également être désignée plus succinctement comme un faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation. Bien que l’exemple ci-dessus utilise le faisceau de service 106, l’exemple aurait pu utiliser un quelconque faisceau de service.
La figure 1 montre également que le satellite 100 peut communiquer avec d’autres satellites 150 et 160 sur des faisceaux de liaison intersatellite (ISL) respectifs 152 et 162. Par exemple, le satellite 100 peut envoyer des données au satellite 150 sur un trajet 153 du faisceau de liaison ISL 152, et il peut recevoir des données en provenance du satellite 150 sur un trajet 155 du faisceau de liaison ISL 152. La communication sur un trajet aller peut comprendre, par exemple, la transmission de données, de la passerelle 105 au satellite 100, par l’intermédiaire du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation 102u, à travers un trajet de signal sur le satellite 100, et du satellite 100 au satellite 150, par l’intermédiaire du trajet 153 du faisceau de liaison ISL 152, à travers un trajet de signal sur le satellite 150, et ensuite à un ou plusieurs terminaux d’abonné ST, par l’intermédiaire d’un faisceau de liaison descendante de service. La communication sur un trajet retour peut comprendre, par exemple, la transmission de données, d’un terminal d’abonné au satellite 150, par l’intermédiaire d’un faisceau de liaison montante de service, à travers un trajet de signal sur le satellite 150, et du satellite 150 au satellite 100, par l’intermédiaire du trajet 155 du faisceau de liaison ISL 152, et du satellite 100 à la passerelle 105, par l’intermédiaire du faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation 102d. Dans un autre exemple supplémentaire, le satellite 100 peut recevoir des données sur un trajet 163 du faisceau de liaison ISL 162, en provenance du satellite 160, et peut envoyer des données sur un trajet 153 du faisceau de liaison ISL 152, au satellite 150. Cependant, il ne s’agit là que de quelques exemples montrant comment une passerelle au sol peut communiquer avec des satellites, comment des satellites peuvent communiquer entre eux, et comment des satellites peuvent communiquer avec des terminaux de service ST, et ces exemples ne sont pas destinés à être exhaustifs. Tous les satellites 100, 150 et 160 illustrés dans la figure 1 peuvent être en orbite géostationnaire. Alternativement, tous les satellites 100, 150 et 160 illustrés dans la figure 1 peuvent être en orbite non géostationnaire, par exemple, en orbite basse (LEO), et ces satellites peuvent uniquement envoyer un faisceau de liaison ISL optique, d’un satellite à l’autre, lorsque l’autre satellite entre dans la ligne de visée de la zone de couverture optique du satellite. Il est également possible qu’un ou plusieurs des
- 15satellites 100, 150 et 160 illustrés dans la figure 1 soient en orbite géostationnaire, tandis qu'un ou plusieurs des autres satellites sont en orbite non géostationnaire, par exemple, en orbite basse (LEO). Dans ce dernier cas, un satellite géostationnaire et un satellite non géostationnaire (par exemple, un satellite à orbite LEO) peuvent n’être qu’en mesure de s'envoyer un faisceau de liaison ISL optique, mutuellement, lorsque l’un des satellites entre dans la ligne de visée de la zone de couverture optique de l’autre satellite. Plus généralement, les satellites qui sont situés dans différents types d’orbites peuvent s’envoyer des liaisons ISL optiques, mutuellement, en faisant appel aux modes de réalisation de la présente technologie décrits dans le présent document. Cela permet aux satellites d’opérer en qualité de répéteurs optiques sans avoir à démoduler et à remoduler des signaux optiques acheminés vers un autre satellite. Au lieu de cela, un satellite qui fait office de répéteur optique n’aurait qu’à amplifier une liaison ISL optique avant qu’elle ne soit transmise sur un autre satellite, ce qui peut largement simplifier l’équipement embarqué dans le satellite.
La figure 1 illustre également un centre de commande de réseau (NCC) 130, lequel peut inclure une antenne et un modem pour communiquer avec les satellites 100, 150 et 160, ainsi qu’un ou plusieurs processeurs et une ou plusieurs unités de stockage de données. Le centre de commande de réseau 130 fournit des commandes permettant de commander et d’exploiter les satellites 100, 150 et 160. Le centre de commande de réseau 130 peut également fournir des commandes à l’une quelconque des passerelles et/ou à l’un quelconque des terminaux d’abonné. II est également possible que le centre NCC dispose d’un dispositif optique émetteur et/ou récepteur pour communiquer optiquement avec les satellites 100, 150 et 160, ou qu’il communique avec les satellites 100, 150 et 160 à travers les liaisons de passerelle optiques, tel que le faisceau 102.
Dans un mode de réalisation, la plateforme de communication 100 met en œuvre la technologie décrite ci-dessous. Dans d’autres modes de réalisation, la technologie décrite cidessous est mise en œuvre sur une plateforme différente (ou un type de satellite distinct) dans un système de communication différent. Par exemple, la plateforme de communication peut alternativement être un véhicule UAV ou un ballon, sans toutefois s’y limiter.
L’architecture de la figure 1 est fournie à titre d’exemple et sans limitation. Les modes de réalisation de la technologie divulguée peuvent être mis en pratique en utilisant de nombreuses mises en œuvre alternatives.
Classiquement, une passerelle (par exemple, la passerelle 105) communique avec un satellite (par exemple, le satellite 100) en utilisant une antenne au sol qui transmet et reçoit
- 16des signaux RF (radiofréquences) vers et depuis une antenne sur le satellite. Certains modes de réalisation de la présente technologie utilisent des composants optiques au lieu des antennes pour transmettre et recevoir des signaux optiques entre une passerelle et un satellite, ou entre des satellites, tel que cela sera décrit de manière plus détaillée ci-dessous.
Certains modes de réalisation de la présente technologie impliquent l’utilisation de signaux optiques analogiques sur l’espace libre, ce qui conduit à une architecture élégante pour un répéteur satellite. Certains modes de réalisation permettent l’agrégation de plusieurs liaisons d’utilisateur sans nécessiter de matériel supplémentaire associé à un démodulateur/remodulateur embarqué, et réduisent ainsi la masse, la puissance et le coût du satellite, ce qui peut faire la différence entre être en mesure de lancer ou ne pas être en mesure de lancer le satellite. En outre, conformément aux modes de réalisation spécifiques où les signaux de communication de liaison montante et liaison descendante sont modulés à des fréquences RF de transmission (aller) et réception (retour), aucune conversion de fréquence dans la liaison aller n’est requise sur le satellite, ce qui simplifie encore la conception de la charge utile. En revanche, les architectures d’astronef de communication optique en espace libre précédemment envisagées proposaient la démodulation du signal optique, suivie d’un acheminement vers les chemins d’accès de liaison d’utilisateur et d’une remodulation du signal sur les fréquences RF de liaison d’utilisateur.
Des schémas de principe pour les sous-systèmes de communication, en ce qui concerne les segments spatiaux et au sol, selon certains modes de réalisation de la présente technologie, sont décrits ci-dessous en référence aux figures 2A, 3, 4A, 4B, 4C, 4D et 5. Certains modes de réalisation utilisent une modulation et une démodulation analogiques sur le satellite, ce qui permet par conséquent des liaisons de lignes d’alimentation optiques sans traitement embarqué.
Les figures 2A-2C seront tout d’abord utilisées pour décrire un équipement de liaison aller de passerelle selon certains modes de réalisation de la présente technologie. La figure 3 sera ensuite utilisée pour décrire un équipement de liaison aller de segment spatial selon un mode de réalisation de la présente technologie. Dans des modes de réalisation spécifiques, 250 longueurs d’onde laser sont combinées au niveau d’une unique passerelle (qui peut être désignée comme une passerelle optique) et envoyées vers le satellite, lequel présente 500 faisceaux d’utilisateur (également appelés faisceaux de service) fonctionnant à des fréquences dans la bande Ka. Selon un mode de réalisation, chaque longueur d’onde transporte 2,5 GHz de sorte qu’un total de 625 GHz est envoyé de la passerelle au sol au
- 17satellite. À une efficacité spectrale modeste de 2 bit/s/Hz, cela conduit à une conception de satellite de 1,25Tbit/s. Selon un autre mode de réalisation, chaque longueur d’onde transporte 2,9 GHz, de sorte qu’un total de 725 GHz est envoyé de la passerelle au sol au satellite. À une efficacité spectrale modeste de 2 bit/s/Hz, cela conduit à une conception de satellite de 1,45 Tbit/s. Les figures 4A-4C et 5 seront ci-après utilisées pour représenter l’équipement de liaison retour pour un satellite et une passerelle.
Équipement de liaison aller de passerelle
La figure 2A sera à présent utilisée pour décrire l’équipement de liaison aller de passerelle 200A, selon un mode de réalisation de la présente technologie. Un tel équipement de liaison aller de passerelle 200A peut également être désigné comme un sous-système de liaison aller de passerelle optique 200A, ou, plus généralement, comme un sous-système de communication optique. En référence à la figure 2A, le sous-système de liaison aller de passerelle optique 200A illustré inclut deux cent cinquante lasers 202 1 à 202 250, deux cent cinquante modulateurs électro-optiques (EOM) 204 1 à 204 250, un multiplexeur de multiplexage par répartition en longueur d’onde (WDM) (MUX) 206, un amplificateur optique (OA) 208 et un dispositif optique émetteur 210. Ces éléments sont chacun décrits ci-dessous.
Les deux cent cinquante lasers individuels 202_1 à 202_250 émettent chacun de la lumière d’une longueur d’onde distincte dans une plage de longueurs d’onde spécifiée qui doit être utilisée dans le cadre de la production du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique (par exemple, le faisceau 102u). Les lasers peuvent être désignés individuellement comme un laser 202, ou collectivement comme les lasers 202. Lorsque la plage de longueurs d’onde spécifiée est, par exemple, de 1510 nanomètres (nm) à 1560 nm, alors le laser 202 1 peut émettre de la lumière présentant une longueur d’onde maximale de 1510 nm, le laser 202_2 peut émettre de la lumière présentant une longueur d’onde maximale de 1510,2 nm, le laser 202_3 (non illustré) peut émettre de la lumière présentant une longueur d’onde maximale de 1510,4 nm, .... le laser 202_249 (non illustré) peut émettre de la lumière présentant une longueur d’onde maximale de 1559,8 nm, et le laser 202 250 peut émettre de la lumière présentant une longueur d’onde maximale de 1660 nm. En d’autres termes, les longueurs d’onde maximales émises par les lasers 202 peuvent se produire à des intervalles de 0,2 nm de 1510 nm à 1560 nm. La plage de longueurs d’onde allant de 1510 nm à 1560 nm, qui se situe dans le spectre infrarouge (IR), est pratique à utiliser étant donné que les lasers IR destinés aux communications sont facilement disponibles. Toutefois, des plages de longueurs d’onde étroites ou plus larges, au sein de la
- 18même partie ou d’autres parties du spectre optique, peuvent également être utilisées. Par exemple, il serait également possible d’utiliser une plage de longueurs d’onde dans le spectre visible allant de 400 nm à 700 nm. Il est également possible que la plage de longueurs d’onde qui est spécifiée à des fins d’utilisation dans le cadre de la production du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique (par exemple, le faisceau 102u) soit non contigüe. Par exemple, la plage de longueurs d’onde destinée à être utilisée dans le cadre de la production du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique peut être comprise entre 1510 nm et 1534,8 nm et entre 1540,2 nm et 1564,8 nm. En outre, il est également possible que l’équipement de liaison aller de passerelle puisse inclure alternativement plus ou moins de deux cent cinquante lasers (qui émettent chacun de la lumière d’une longueur d’onde maximale différente dans une plage de longueurs d’onde spécifiée contigüe ou non contigüe). En outre, il convient de remarquer que l’équipement de liaison aller de passerelle peut inclure deux lasers ou plus parmi chacun des lasers (qui émettent chacun de la lumière d’une longueur d’onde maximale différente dans une plage de longueurs d’onde spécifiée contigüe ou non contigüe) en vue de fournir de la redondance ou une réserve. Chacun des lasers 202 peut être, par exemple, un laser à néodyme infrarouge à pompage à diode, bien que l’utilisation d’autres types de lasers soit également dans la portée des modes de réalisation décrits ci-après.
Afin de réduire et de préférence éviter les brouillages, la plage de longueurs d’onde qui est destinée à être utilisée dans le cadre de la production du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique (par exemple, le faisceau 102u) devrait être différente de la plage de longueurs d’onde qui est destinée à être utilisée dans le cadre de la production du faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique (par exemple, le faisceau 102d). Par exemple, si la plage de longueurs d’onde qui est destinée à être utilisée dans le cadre de la production du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique 102u est comprise entre 1510 nm et 1560 nm, alors la plage de longueurs d’onde qui est destinée à être utilisée dans le cadre de la production du faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique 102d peut être comprise entre 1560,2 nm et 1575 nm. Autre exemple, si la plage de longueurs d’onde qui est destinée à être utilisée dans le cadre de la production du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique 102u est comprise entre 1510 nm et 1534,8 nm et entre 1540,2 nm et 1564,8 nm, alors la plage de longueurs d’onde qui est destinée à être utilisée dans le cadre de la production du faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique 102d peut être comprise entre 1535 nm et
- 191540 nm et entre 1565 nm et 1575 nm. Ceux-ci ne constituent que quelques exemples qui ne visent pas à être exhaustifs. Les détails concernant la manière dont un faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique (par exemple, 102d) peut être produit selon un mode de réalisation de la présente technologie sont fournis ci-dessous dans la discussion concernant les figures 4A, 4B et 4C.
À nouveau en référence à la figure 2A, la lumière émise par chacun des deux cent cinquante lasers 202, qui peut être désignée comme un signal de porteuse optique, est fournie (par exemple, par l’intermédiaire d’une fibre optique respective) à l’un respectif des deux cent cinquante modulateurs EOM individuels 204 1 à 204 250. Les modulateurs EOM peuvent être désignés individuellement comme un modulateur EOM 204, ou collectivement comme les modulateurs EOM 204. Chacun des modulateurs EOM est un dispositif optique dans lequel un élément à signal commandé présentant un effet électro-optique est utilisé pour moduler un faisceau de lumière respectif. La modulation mise en œuvre par les modulateurs EOM 204 peut-être être imposée sur la phase, la fréquence, l’amplitude ou la polarisation d’un faisceau de lumière, ou toute combinaison de ceux-ci. Selon un mode de réalisation spécifique, chacun des modulateurs EOM 204 est un modulateur EOM à modulation de phase qui est utilisé comme un modulateur d’amplitude en utilisant un interféromètre de Mach-Zehnder. En d’autres termes, chacun des modulateurs EOM 204 peut être mis en œuvre en tant qu’un modulateur de Mach-Zehnder (MZM), lequel peut être un modulateur de Mach-Zehnder au niobate de lithium, mais sans s’y limiter. Selon des modes de réalisation spécifiques, chacun des modulateurs EOM 204 est mis en œuvre en tant qu’un modulateur MZM qui produit une forme d’onde optique modulée en amplitude (AM) avec un indice de modulation compris entre 10 % et 80 %, afin de maintenir la fidélité d’une forme d’onde RF (modulée dans celui-ci) sans trop de distorsion. Le signal optique qui est délivré en sortie par chacun des modulateurs EOM 204 peut être désigné comme un signal de données optique. Le schéma de modulation qui est mis en œuvre par les modulateurs EOM 204 peut se traduire par des bandes latérales doubles ou vestigiales, incluant à la fois une bande latérale supérieure (USB) et une bande latérale inférieure (LSB). Alternativement, une modulation à bande latérale unique (SSB) peut être utilisée pour augmenter l’efficacité de bande passante et de puissance de transmission.
Les deux cent cinquante signaux de données optiques individuels qui sont délivrés en sortie par les deux cent cinquante modulateurs EOM 204 sont fournis au multiplexeur MUX WDM 206, lequel peut également être désigné comme un multiplexeur, MUX, de
-20multiplexage dense par répartition en longueur d’onde (DWDM). Le multiplexeur MUX WDM 206 multiplexe (c’est-à-dire, combine) les deux cent cinquante signaux de données optiques, reçus en provenance des deux cent cinquante modulateurs EOM 204, sur une fibre optique unique, avec chacun des deux cent cinquante signaux de données optiques individuels qui sont transportés au même moment sur sa propre longueur d’onde optique individuelle dans la plage allant de 1510 nm à 1560 nm. Par exemple, comme expliqué cidessus, les deux cent cinquante signaux de données optiques individuels peuvent présenter des longueurs d’onde maximales de 1510 nm, 1510,2 nm, 1510,4 nm..... 1559,8 nm et
1560 nm. Selon certains modes de réalisation, un ou plusieurs des signaux optiques qui sont fournis au multiplexeur MUX WDM 206 peuvent provenir directement d’une fibre optique d’un réseau optique, ou d’une fibre optique fixée à un réseau optique, par exemple, mais sans s’y limiter, à un réseau local (LAN), un réseau métropolitain (MAN) ou un réseau étendu (WAN).
Le signal qui est délivré en sortie par le multiplexeur MUX WDM 206, lequel signal peut être désigné comme un signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde, est fourni à l’amplificateur optique (OA) 208. L’amplificateur OA 208 amplifie le signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde de sorte que le signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde présente une puissance suffisante pour permettre sa transmission, du sol au satellite 100 dans l’espace. Un amplificateur optique à fibre dopée à l’erbium (EDFA) correspond à un type exemplaire d’amplificateur OA 208 pouvant être utilisé. Cependant, les modes de réalisation de la présente technologie ne sont pas limités à l’utilisation d’un amplificateur EDFA. La sortie de l’amplificateur OA 208 peut être désignée comme un signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde amplifié optiquement.
Le signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde amplifié optiquement, qui est délivré en sortie par l’amplificateur OA 208, est fourni (par exemple, par l’intermédiaire d’une fibre optique) au dispositif optique émetteur 210. Le dispositif optique émetteur 210, qui peut également être désigné comme un télescope, peut inclure des éléments optiques comme des lentilles, des miroirs, des réflecteurs, des filtres, ou éléments similaires. Le dispositif optique émetteur 210 délivre en sortie un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique collimaté qui est orienté vers un satellite. Un cardan, et/ou un élément similaire, peuvent être utilisés pour commander la direction du dispositif optique émetteur 210. Selon un mode de réalisation, le faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique collimaté présente une ouverture d’environ 100 cm et une divergence de demi-faisceau d’environ 0,0000004 radian, dans lequel le terme « environ » tel qu’utilisé ici
-21 signifie +/-10 % d’une valeur spécifiée. L’utilisation d’autres ouvertures et d’autres valeurs de divergence de demi-faisceau est également dans la portée des modes de réalisation décrits ci-après. Le faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique collimaté, qui est délivré en sortie par le dispositif optique émetteur 210, est transmis dans l’espace libre au dispositif optique récepteur sur un satellite. Le terme « espace libre » signifie l’air, l’espace, le vide ou quelque chose de similaire (par opposition à l’utilisation d’éléments solides comme un câble à fibre optique, un guide d’onde optique ou une ligne de transmission optique). La réception et le traitement du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique reçu au niveau du satellite seront décrits plus en détail ci-dessous. Cependant, avant de décrire la réception et le traitement du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique reçu au niveau du satellite, des détails supplémentaires de l’équipement de liaison aller de passerelle, selon certains modes de réalisation de la présente technologie, seront tout d’abord fournis.
En référence à nouveau aux modulateurs EOM 204, selon certains modes de réalisation de la présente technologie, chacun des modulateurs EOM 204 module le signal optique qu’il reçoit (par exemple, par l’intermédiaire d’une fibre optique d’un laser respectif 202) avec un signal RF individuel qui a déjà été modulé pour inclure des données d’utilisateur. Afin d’éliminer la nécessité de convertisseurs abaisseurs de fréquence RF dans l’équipement de liaison aller embarqué dans le satellite, les fréquences de porteuse des signaux RF qui sont utilisés pour moduler chacun des deux cent cinquante lasers 202 au sol (par exemple, dans la passerelle 105) correspondent à la bande de fréquence de liaison descendante d’utilisateur désirée dans la bande Ka (ou une autre bande allouée). En conséquence, le répéteur satellite s’en trouve largement simplifié.
Par exemple, une partie de la bande Ka qu’il peut être souhaitable d’utiliser pour transmettre des faisceaux de liaison descendante de service (également appelés faisceaux d’utilisateur de liaison descendante), du satellite 100 aux terminaux de service ST, peut être comprise entre 17,7 et 20,2 GHz, et inclut par conséquent une largeur de bande de 2,5 GHz. Dans un tel cas, chacun des modulateurs EOM 204 pourrait moduler le signal optique qu’il reçoit (par exemple, par l’intermédiaire d’une fibre optique d’un laser respectif 202) avec un signal RF individuel présentant une fréquence dans la plage allant de 17,7 à 20,2 GHz. En outre, étant donné que chacun des deux cent cinquante signaux de données optiques (produits par les deux cent cinquante modulateurs EOM) présente une largeur de bande de
-222,5 GHz, la largeur de bande du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique qui est envoyé du sol au satellite est de 625 GHz (c’est-à-dire, 2,5 GHz * 250 = 625 GHz).
Autre exemple, une partie de la bande Ka qu’il peut être souhaitable d’utiliser pour transmettre des faisceaux de liaison descendante de service (également appelés faisceaux d’utilisateur de liaison descendante), du satellite 100 aux terminaux de service ST, peut être comprise entre 17,3 et 20,2 GHz, et inclut par conséquent une largeur de bande de 2,9 GHz. Dans un tel cas, chacun des modulateurs EOM 204 pourrait moduler le signal optique qu’il reçoit (par exemple, par l’intermédiaire d’une fibre optique d’un laser respectif 202) avec un signal RF individuel présentant une fréquence dans la plage allant de 17,3 à 20,2 GHz. En outre, étant donné que chacun des deux cent cinquante signaux de données optiques (produits par les deux cent cinquante modulateurs EOM) présente une largeur de bande de 2,9 GHz, la largeur de bande du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique qui est envoyé du sol au satellite est de 725 GHz (c’est-à-dire, 2,9 GHz * 250 = 725 GHz).
Lorsqu’il est souhaité ou exigé que le satellite 100 transmette cinq cents faisceaux de liaison descendante de service individuels, alors la partie du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique produit par chacun des deux cent cinquante lasers 202 doit être modulée pour transporter les données pour deux des cinq cents faisceaux de liaison descendante de service. En d’autres termes, chacun des signaux optiques produits par chacun des deux cent cinquante lasers 202 doit être modulé pour transporter les données pour deux des cinq cents faisceaux de liaison descendante de service. Ceci peut être réalisé en utilisant la moitié de la partie disponible de la bande Ka pour transporter les données pour un faisceau de liaison descendante de service, et en utilisant l’autre moitié de la partie disponible de la bande Ka pour transporter les données pour un autre faisceau de liaison descendante de service. Par exemple, lorsque la partie de la bande Ka qui est disponible pour transmettre des faisceaux de liaison descendante de service (également appelés « faisceaux d’utilisateur de liaison descendante ») est comprise entre 17,7 et 20,2 GHz, alors la partie allant de 17,7 à 18,95 GHz peut être utilisée pour transporter les données pour un faisceau de liaison descendante de service, et la partie allant de 18,95 à 20,2 GHz peut être utilisée pour transporter les données pour un autre faisceau de liaison descendante de service. Autre exemple, lorsque la partie de la bande Ka qui est disponible pour transmettre des faisceaux de liaison descendante de service (également appelés « faisceaux d’utilisateur de liaison descendante ») est comprise entre 17,3 et 20,2 GHz, alors la partie allant de 17,3 à 18,75 GHz peut être utilisée pour transporter les données pour un faisceau de liaison
-23descendante de service, et la partie allant de 18,75 à 20,2 GHz peut être utilisée pour transporter les données pour un autre faisceau de liaison descendante de service.
La figure 2B décrit des composants qui peuvent être utilisés pour produire l’une des porteuses RF à données modulées présentées dans la figure 2A, selon un mode de réalisation de la présente technologie. Les composants illustrés dans la figure 2B seraient utiles lorsque chacun des signaux de données optiques produits par chacun des modulateurs EOM 204 transporte les données pour un faisceau de liaison descendante de service (par exemple, pour l’un des deux cent cinquante faisceaux de liaison descendante de service). En référence à la figure 2B, un oscillateur local (LO) 222 est illustré qui produit un signal de porteuse RF dans la partie de la bande Ka qui est disponible pour transmettre des faisceaux de liaison descendante de service (également appelés «faisceaux d’utilisateur de liaison descendante»). Par exemple, l’oscillateur LO 222 peut produire une porteuse RF dans la plage de fréquences RF allant de 17,7 à 20,2 GHz (par exemple, à 18,95 GHz, mais sans s’y limiter). Autre exemple, l’oscillateur LO 222 peut produire une porteuse RF dans la plage de fréquences RF allant de 17,3 à 20,2 GHz (par exemple, à 18,75 GHz, mais sans s’y limiter). Le signal de porteuse RF qui est délivré en sortie par l’oscillateur LO 222 est fourni à un modulateur RF (RFM) 224, qui reçoit également un signal de données. Le modulateur RFM 224 module ce signal de données sur le signal de porteuse RF pour produire un signal de porteuse RF à données modulées, lequel est fourni à l’un des modulateurs EOM 204 illustrés dans la figure 2A. Lorsque deux cent cinquante signaux de porteuse RF à données modulées sont produits (dont chacun est fourni à un modulateur distinct parmi les modulateurs EOM 204), les composants illustrés dans la figure 2B peuvent être dupliqués deux cent cinquante fois. Alternativement, les deux cent cinquante modulateurs RFM 224 peuvent recevoir le même signal de porteuse en provenance d’un oscillateur LO commun 222, où chacun des modulateurs RFM 224 reçoit un signal de données individuel.
La figure 2C représente des composants qui peuvent être utilisés pour produire l’une des porteuses RF à données modulées présentées dans la figure 2A, selon un mode de réalisation alternatif de la présente technologie. Les composants illustrés dans la figure 2C seraient utiles lorsque chacun des signaux de données optiques produits par chacun des modulateurs EOM 204 transporte les données pour deux des faisceaux de liaison descendante de service (par exemple, pour deux des cinq cents faisceaux de liaison descendante de service). En référence à la figure 2C, sont présentés un premier oscillateur LO 222_1 et un second oscillateur LO 222 2, un premier modulateur RFM 224_1 et un
-24second modulateur RFM 224 2, et un multiplexeur par répartition en fréquence (FDM) 226. L’oscillateur LO 222_1 et l’oscillateur LO 222 2 produisent chacun un signal de porteuse RF différent au sein de la partie de la bande Ka qui est disponible pour transmettre des faisceaux de liaison descendante de service (également appelés «faisceaux d’utilisateur de liaison descendante »). Par exemple, l’oscillateur LO 222_1 peut produire une porteuse RF dans la plage de fréquences RF allant de 17,7 à 18,95 GHz (par exemple, à 18,325 GHz, mais sans s’y limiter), et l’oscillateur LO 222_2 peut produire une porteuse RF dans la plage de fréquences RF allant de 18,95 à 20,2 GHz (par exemple, à 19,575 GHz, mais sans s’y limiter). Autre exemple, l’oscillateur LO 222_1 peut produire une porteuse RF dans la plage de fréquences RF allant de 17,3 à 18,75 GHz (par exemple, à 18,025 GHz, mais sans s’y limiter), et l’oscillateur LO 222_2 peut produire une porteuse RF dans la plage de fréquences RF allant de 18,75 à 20,2 GHz (par exemple, à 19,475 GHz, mais sans s’y limiter). Le modulateur RFM 224_1 module un premier signal de données sur le signal de porteuse RF produit par l’oscillateur LO 222_1 en vue de produire par conséquent un premier signal de porteuse RF à données modulées. Le modulateur RFM 224 2 module un second signal de données sur le signal de porteuse RF produit par l’oscillateur LO 222_2 en vue de produire par conséquent un second signal de porteuse RF à données modulées. Les premier et second signaux de porteuse RF à données modulées, qui sont produits par les modulateurs RFM 224 1 et 224 2, sont fournis au multiplexeur FDM 226. Le multiplexeur FDM 226 multiplexe en fréquence les premier et second signaux de porteuse RF à données modulées, reçus en provenance des deux modulateurs RFM 224 1 et 224 2, sur un support porteur unique (par exemple, un câble, un fil ou une trace), avec chacun des deux signaux de porteuse RF à données modulées transportés au même instant à sa propre sous-bande de fréquence individuelle. La sortie du multiplexeur FDM 226 est fournie à l’un des modulateurs EOM 204 illustrés dans la figure 2A. Lorsque deux cent cinquante signaux de porteuse RF à données modulées sont produits (dont chacun est fourni à un modulateur distinct parmi les modulateurs EOM 204), les composants illustrés dans la figure 2C peuvent être dupliqués deux cent cinquante fois. Alternativement, deux cent cinquante des modulateurs RFM 224 peuvent recevoir le même signal de porteuse en provenance d’un oscillateur LO commun 222_1, et deux cent cinquante autres modulateurs RFM 224 peuvent recevoir le même signal de porteuse en provenance d’un oscillateur LO commun 222 2, où chacun des modulateurs RFM 224 reçoit un signal de données individuel. D’autres variantes sont également possibles, et dans la portée d’un mode de réalisation de la présente technologie.
-25Les modulateurs RFM 224 peuvent mettre en œuvre différents types de modulation RF, en fonction de la mise en œuvre et d’autres facteurs tels que les états de canal. Par exemple, les modulateurs RFM 224 peuvent mettre en œuvre des types de modulation comme une modulation par déplacement d’amplitude (ASK), une modulation par déplacement de phase (PSK) ou une modulation par déplacement de phase et d’amplitude (APSK) (par exemple, une modulation 16-APSK, 128-APSK ou 256-APSK), pour n’en nommer que quelques-unes. Selon certains modes de réalisation, le schéma de modulation exécuté par les modulateurs RFM 224 et les modulateurs EOM 204 amènent les signaux qui sont transmis du sol à un satellite à être en conformité avec la norme de diffusion vidéo numérique « Digital Video Broadcasting » - Satellite - seconde génération (DVB-S2), ou la norme DVB-S2X connexe (laquelle est une extension de la norme DVB-S2).
En référence à nouveau à la figure 2A, afin de multiplexer par répartition en longueur d’onde deux cent cinquante longueurs d’onde produites par les deux cent cinquante lasers 202_1 à 202_250, une combinaison de fréquences optiques en bande C (de 1530 nm à 1565 nm) et de fréquences optiques en bande L (de 1565 nm à 1625 nm) peut être utilisée, afin de maintenir la séparation des longueurs d’onde à au moins 20 - 25 GHz de manière à réduire, et de préférence à minimiser, le brouillage entre longueurs d’onde qui peut survenir dans une fibre optique en raison des non-linéarités. Si moins de longueurs d’onde sont utilisées (par exemple, dans la bande C uniquement) et si une largeur de bande supérieure est disponible à la bande Ka pour chaque faisceau d’utilisateur (par exemple, si une largeur de 2,9 GHz est disponible, comme dans certaines régions ITU), le débit global reste encore de l’ordre de plusieurs centaines de GHz, ce qui permet à la capacité d’atteindre la plage du Tbit/s. Si, au lieu de cela, chaque longueur d’onde transporte plus que la largeur de bande utilisateur de la bande Ka, moins de longueurs d’onde peuvent être utilisées, mais une certaine quantité de conversion de fréquence serait requise dans l’équipement de liaison aller de segment spatial.
Un signal de porteuse RF à données démodulées (incluant des données pour un faisceau de liaison descendante de service) peut être fourni à un modulateur EOM 204, et le signal de données optique délivré en sortie à partir de ce modulateur EOM 204 (et fourni au multiplexeur MUX WDM 206) peut inclure des données pour ledit un faisceau de liaison descendante de service, tel qu’il ressort des figures 2A et 2B. Alternativement, deux signaux de porteuse RF à données démodulées (incluant des données pour deux faisceaux de liaison descendante de service) peuvent être fournis au même modulateur EOM 204, et le signal de
-26données optique délivré en sortie à partir de ce modulateur EOM 204 (et fourni au multiplexeur MUX WDM 206) peut inclure des données pour les deux faisceaux de liaison descendante de service, tel qu’il ressort des figures 2A et 2C. Dans d’autres modes de réalisation, deux signaux de porteuse RF à données démodulées ou plus (incluant des données pour le même faisceau de liaison descendante de service) peuvent être fournis à un modulateur EOM 204, et le signal de données optique délivré en sortie à partir du modulateur EOM 204 (et fourni au multiplexeur MUX WDM 206) peut inclure des données (des deux signaux de porteuse RF à données démodulées ou plus) à inclure dans ledit un faisceau de liaison descendante de service. D’autres variantes sont également possibles et sont dans la portée des modes de réalisation divulgués dans le présent document.
Tel que remarqué ci-dessus, conformément à certains modes de réalisation, un ou plusieurs des signaux optiques qui sont fournis au multiplexeur MUX WDM 206 peuvent provenir d’une fibre optique d’un réseau optique, ou d’une fibre optique fixée à un réseau optique, par exemple, mais sans s’y limiter, à un réseau local (LAN), un réseau métropolitain (MAN) ou un réseau étendu (WAN). Un tel réseau optique peut être externe à la passerelle dans laquelle l’équipement de liaison aller de passerelle est situé. Un exemple d’un tel mode de réalisation est illustré dans la figure 2D. Plus précisément, la figure 2D illustre un ou plusieurs réseaux optiques, lesquels sont externes à la passerelle qui inclut l’équipement de liaison aller de passerelle 200D, fournissant des signaux optiques à l’équipement de liaison aller de passerelle 200D, de sorte que les données incluses dans les signaux optiques (reçus en provenance des réseaux optiques externes) peuvent être incluses dans le faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique qui est transmis de la passerelle, à travers l’espace libre, à un satellite. Bien que non spécifiquement illustré dans la figure 2D, chaque trajet de signal optique qui fournit un signal optique, d’un réseau optique, externe à la passerelle, au multiplexeur MUX WDM 206, peut inclure un filtre destiné à éliminer des fréquences indésirables, et/ou un amplificateur optique (OA) destiné à amplifier le signal avant qu’il ne soit fourni au multiplexeur MUX WDM 206. Des détails exemplaires de tels filtres et amplificateurs OA ont déjà été décrits dans le présent document, et il n’est par conséquent pas nécessaire de les répéter. Étant donné que chacun des signaux optiques fournis au multiplexeur MUX WDM 206 doit présenter une longueur d’onde optique différente, en vue de permettre la mise en œuvre du multiplexage par répartition en longueur d’onde, le signal optique reçu en provenance des réseaux optiques externes devrait présenter une longueur d’onde optique appropriée qui diffère des autres longueurs d’onde fournies au
-27multiplexeur MUX WDM 206, ou, alternativement, qui peut être convertie en une longueur d’onde optique appropriée qui diffère d’autres longueurs d’onde fournies au multiplexeur MUX WDM 206. Un ou plusieurs convertisseurs de longueur d’onde optiques, internes ou externes à la passerelle optique, peuvent être utilisés pour mettre en œuvre de telles conversions de longueurs d’onde. Les modes de réalisation décrits en référence à la figure 2D (ainsi qu’à la figure 5B, examinée ci-après) peuvent offrir une sécurité de bout en bout renforcée, par exemple, pour des données militaires et/ou d’autres données gouvernementales, étant donné que la passerelle n’a pas besoin de connaître les schémas de modulation et/ou chiffrement utilisés sur les signaux optiques qui sont reçus en provenance du ou des réseaux optiques, et/ou acheminés vers le ou les réseaux optiques externes à la passerelle optique.
Selon certains modes de réalisation, l’équipement de liaison aller de passerelle 200D peut facultativement inclure des convertisseurs de longueur d’onde 232, dans lequel chacun des convertisseurs de longueur d’onde 232 est configuré de manière à convertir une longueur d’onde optique maximale, de l’un dudit un ou desdits plusieurs signaux de données optiques, reçus en provenance dudit un ou desdits plusieurs réseaux optiques qui sont externes à la passerelle optique au sol (qui inclut l’équipement de liaison aller de passerelle 200D), en une longueur d’onde optique maximale différente, de sorte que deux signaux optiques reçus au niveau de différentes entrées du multiplexeur de multiplexage WDM 206 ne peuvent pas présenter une même longueur d’onde optique maximale. En outre, ou alternativement, l’équipement de liaison aller de passerelle 200D peut facultativement inclure un ou plusieurs convertisseurs de fréquence 234, dans lequel chacun des convertisseurs de fréquence 234 est configuré de manière à convertir, par élévation ou par abaissement, une fréquence d’un signal distinct parmi les signaux optiques fournis au multiplexeur de multiplexage WDM 206 (à partir de l’un dudit un ou desdits plusieurs réseaux optiques qui sont externes à la passerelle optique au sol qui inclut l’équipement de liaison aller de passerelle 200D), en vue d’éliminer par conséquent toute nécessité de mise en œuvre d'une conversion de fréquence sur le satellite auquel le faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique est transmis. Une conversion de longueur d’onde peut être mise en œuvre avant la conversion de fréquence, tel qu’illustré dans la figure 2D, ou alternativement, la conversion de fréquence peut être mise en œuvre avant la conversion de longueur d’onde. Par exemple, les positions relatives des convertisseurs de longueur
-28d’onde 232 et des convertisseurs de fréquence 234 dans la figure 2D peuvent être permutées.
En référence à nouveau à la figure 2C, il est possible qu’un multiplexeur FDM 226 reçoive plus de deux signaux de porteuse RF à données démodulées, par exemple, en provenance de plus de deux modulateurs RFM 224. Cela peut permettre, entre autres choses, à un faisceau de liaison descendante de service d’inclure plus de deux porteuses RF à données modulées.
Équipement de liaison aller de segment spatial
La figure 3 sera à présent utilisée pour décrire un équipement de liaison aller de segment spatial 300 selon un mode de réalisation de la présente technologie. Un tel équipement de liaison aller de segment spatial 300, qui peut également être désigné comme un sous-système satellite de liaison aller 300, ou, plus généralement, comme un soussystème de communication optique, est configuré de manière à recevoir le signal optique qui est transmis du sous-système de passerelle optique basé au sol 200A ou 200D au satellite qui transporte l’équipement de liaison aller de segment spatial 300. L’équipement de liaison aller de segment spatial 300 est également configuré de manière à convertir le signal optique qu’il reçoit (en provenance du sous-système de passerelle optique basé au sol 200A ou 200D), en des signaux électriques, et à produire des faisceaux de service à partir de ceux-ci, dans lequel les faisceaux de service sont destinés à être transmis du satellite aux terminaux de service ST.
En référence à la figure 3, le sous-système satellite de liaison aller 300 illustré inclut un dispositif optique récepteur 302, un amplificateur optique (OA) 304, un démultiplexeur (DEMUX) de multiplexage par répartition en longueur d’onde (WDM) 306, deux cent cinquante photodétecteurs (PD) 308_1 à 308_250, deux cent cinquante filtres 310_1 à 310_250, deux cent cinquante amplificateurs à faible bruit (LNA) 312_1 à 312_250 et deux cent cinquante séparateurs 314_1 à 314_250. Le sous-système satellite de liaison aller 300 est également illustré comme incluant cinq cents filtres 316_1 à 316_500, cinq cents amplificateurs haute puissance (HPA) 318_1 à 318_500, cinq cents filtres harmoniques (HF) 320_1 à 320_500, cinq cents coupleurs de test (TC) 322_1 à 322_500, cinq cents jonctions orthomodes (OMJ) 324_1 à 324 500 et cinq cents cornets d’alimentation 326_1 à 326_500. Les photodétecteurs PD 308_1 à 308_250 peuvent être désignés individuellement comme un photodétecteur PD 308, ou collectivement comme les photodétecteurs PD 308. Les filtres 310_1 à 310_250 peuvent être désignés individuellement comme un filtre 310, ou
-29collectivement comme les filtres 310. Les amplificateurs LNA 312_1 à 312 250 peuvent être désignés individuellement comme un amplificateur LNA 312, ou collectivement comme les amplificateurs LNA 312. Les filtres 316_1 à 316_500 peuvent être désignés individuellement comme un filtre 316, ou collectivement comme les filtres 316. Les amplificateurs HPA 318_1 à 318_500 peuvent être désignés individuellement comme un amplificateur HPA 318, ou collectivement comme les amplificateurs HPA 318. Les filtres HF 320_1 à 320_500 peuvent être désignés individuellement comme un filtre HF 320, ou collectivement comme les filtres HF 320. Les coupleurs TC 322 1 à 322 500 peuvent être désignés individuellement comme un coupleur TC 322, ou collectivement comme les coupleurs TC 322. Les jonctions OMJ 324_1 à 324_500 peuvent être désignées individuellement comme une jonction OMJ 324, ou collectivement comme les jonctions OMJ 324. Les cornets d’alimentation 326 1 à 326_500 peuvent être désignés individuellement comme un cornet d’alimentation 326, ou collectivement comme les cornets d’alimentation 326.
Le dispositif optique récepteur 302, qui peut également être désigné comme un télescope, peut inclure des éléments optiques comme des miroirs, des réflecteurs, des filtres et/ou des éléments similaires. Le dispositif optique récepteur 302 reçoit le faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique qui est transmis, à travers l’espace libre, au satellite, par le sous-système de liaison aller de passerelle optique au sol 200A ou 200D, et fournit le faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique reçu (par exemple, par l’intermédiaire d’une fibre optique) à l’amplificateur OA 304. Un cardan et/ou un élément similaire peuvent être utilisés pour commander la direction du dispositif optique récepteur 302. Lorsque le faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique atteint le satellite, la puissance du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique est significativement atténuée par rapport au moment où il a été transmis par le sous-système de passerelle optique basé au sol 200A ou 200D. En conséquence, l’amplificateur OA 304 est utilisé pour amplifier le faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique reçu avant qu’il soit fourni au démultiplexeur DEMUX WDM 306. L’amplificateur OA 304 peut être, par exemple, un amplificateur optique à fibre dopée à l’erbium (EDFA), mais sans s’y limiter. La sortie de l’amplificateur OA 304 peut être désignée comme un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique reçu optiquement amplifié. Le démultiplexeur DEMUX WDM 306 démultiplexe (c’est-à-dire, sépare) le faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique reçu (dès lors qu’il a été amplifié optiquement) en deux cent cinquante signaux optiques individuels, dont chacun est fourni à un photodétecteur (PD)
-30individuel 308. Chaque photodétecteur PD 308 convertit le signal optique, qu’il reçoit du démultiplexeur DEMUX WDM 306, en un signal électrique RF respectif. Le signal électrique RF produit par chaque photodétecteur PD 308 est fourni à un filtre respectif (FTR) 310 (par exemple, un filtre passe-bande) en vue de supprimer des composantes de fréquence non souhaitées et/ou d’améliorer des composantes de fréquence souhaitées. Par exemple, chaque filtre 310 peut laisser passer des fréquences dans la plage allant de 17,7 à 20,2 GHz, ou dans la plage allant de 17,3 à 20,2 GHz, mais sans s’y limiter. Le signal électrique RF filtré, qui est délivré en sortie par chaque filtre 310, est fourni à un amplificateur à faible bruit respectif (LNA) 312. Chaque amplificateur LNA 312 amplifie le signal RF à puissance relativement faible qu’il reçoit d’un filtre respectif 310 sans dégrader considérablement le rapport « signal sur bruit » des signaux. Le signal RF amplifié qui est délivré en sortie par chaque amplificateur LNA 312 est fourni à un séparateur respectif 314.
Le séparateur 314 sépare le signal RF amplifié qu’il reçoit en deux copies, dont chacune présente la moitié de la puissance du signal RF amplifié qui est fourni à l’entrée du séparateur 314. Chaque séparateur 314 peut être mis en œuvre par un élément hybride, mais sans s’y limiter. Selon certains modes de réalisation de la présente technologie, l’un des signaux RF qui est délivré en sortie par un séparateur 314 est utilisé pour produire un faisceau de service, et l’autre signal RF qui est délivré en sortie par le même séparateur 314 est utilisé pour produire un autre faisceau de service. Chacune des copies du signal RF qui est délivré en sortie par le séparateur 314 est fournie à un filtre respectif 316. Par exemple, le séparateur 3141 fournit une copie du signal RF qu’il reçoit au filtre 316_1, et fournit une autre copie du signal RF qu’il reçoit au filtre 316_2. Selon certains modes de réalisation, la paire de filtres 316 qui reçoit des signaux RF en provenance du séparateur 314 présente des bandes passantes qui diffèrent les unes des autres. Par exemple, le filtre 316_1 peut présenter une bande passante allant de 17,7 à 18,95 GHz et le filtre 316_2 peut présenter une bande passante allant de 18,95 à 20,2 GHz. Autre exemple, le filtre 316_1 peut présenter une bande passante allant de 17,3 à 18,75 GHz et le filtre 316_2 peut présenter une bande passante allant de 18,75 à 20,2 GHz. Cela permet à chaque séparateur 314 et à chaque paire de filtres 316, laquelle est alimentée par le séparateur 314, de séparer un signal reçu par le séparateur en deux signaux RF individuels correspondant à deux faisceaux d’utilisateur distincts. L’utilisation d’autres bandes passantes est possible et dans la portée d’un mode de réalisation de la présente technologie.
-31 Chaque amplificateur ΗΡΑ 318 amplifie le signal RF qu’il reçoit, de sorte que le signal RF présente une puissance suffisante pour permettre sa transmission du satellite 100 dans l’espace à un terminal ST, lequel peut être au sol. Chaque amplificateur HPA 318 peut être, par exemple, un amplificateur haute puissance à tube à ondes progressives, mais sans s’y limiter. Le signal qui est délivré en sortie par chacun des amplificateurs HPA 318 peut être désigné comme un signal RF amplifié. Chaque filtre HF 320 est utilisé pour réduire, et de préférence supprimer, toute distorsion dans le signal RF amplifié, qui a été causée par un amplificateur HPA 318 respectif. Chaque filtre HF 320 peut être, par exemple, un circuit RLC construit à partir d’éléments résistifs (R), inductifs (L) et capacitif (C) mais sans s’y limiter. Chaque coupleur de test, TC, 322 peut être utilisé à des fins de surveillance de puissance, de test de charge utile et/ou de mise en œuvre d’étalonnages, sur la base de signaux passant à travers celui-ci. Chaque jonction OMJ 324 ajoute soit une polarisation circulaire droite (RHCP), soit une polarisation circulaire gauche (LHCP) au signal RF qui transite par la jonction OMJ. Cela permet une affectation de bande de fréquence à réutilisation de couleurs, dans laquelle chaque couleur représente une combinaison unique d’une bande de fréquence et d’une polarisation d’antenne. De cette manière, une paire de faisceaux de ligne d’alimentation qui éclaire des régions adjacentes peut utiliser une même bande de fréquence RF, dans la mesure où ces faisceaux présentent des polarisations orthogonales. Alternativement, chaque jonction OMJ 324 ajoute soit une polarisation linéaire horizontale, soit une polarisation linéaire verticale, au signal RF qui transite par la jonction OMJ. Chaque cornet d’alimentation 326 convertit le signal RF qu’il reçoit, en provenance d’une jonction OMJ 324 respective, en des ondes radio, et applique celles-ci au reste du système d’antenne (non illustré) pour focaliser le signal dans un faisceau de liaison descendante de service. Un cornet d’alimentation 326 et le reste d’une antenne peuvent être désignés collectivement comme l’antenne. En d’autres termes, une antenne, tel que le terme est utilisé ici, peut inclure un cornet d’alimentation. Les cornets d’alimentation, ou une partie des cornets d’alimentation 326, peuvent partager un réflecteur commun. De tels réflecteurs ne sont pas illustrés pas dans les figures afin de simplifier les figures.
Équipement de liaison retour de segment spatial
La figure 4A sera à présent utilisée pour décrire une partie d’équipement de liaison retour de segment spatial 400A, selon un mode de réalisation de la présente technologie. Un tel équipement de liaison retour de segment spatial 400A, qui peut également être désigné comme un sous-système de liaison retour de satellite 400A, ou, plus généralement, comme
-32un sous-système de communication optique, est configuré de manière à recevoir les signaux RF qui sont transmis, par les terminaux de service ST, au satellite (par exemple, le satellite 100) qui transporte l’équipement de liaison retour de segment spatial 400A. L’équipement de liaison retour de segment spatial 400A, conjointement avec l’équipement de liaison retour de segment spatial 400D dans la figure 4D, est également configuré de manière à convertir les signaux RF qu’il reçoit (en provenance des terminaux de service ST), en des signaux optiques, et à produire des faisceaux de ligne d’alimentation de retour optique, dans lesquels les faisceaux de ligne d’alimentation de retour optique sont utilisés à des fins de transmission, du satellite (parexemple, le satellite 100) à une passerelle au sol (par exemple, la passerelle 105).
En référence à la figure 4A, la partie de l’équipement de liaison retour de segment spatial 400A illustrée inclut des cornets d’alimentation 402_1 à 402_500 (qui peuvent être désignés individuellement comme un cornet d’alimentation 402, ou collectivement comme les cornets d’alimentation 402), des jonctions orthomodes (OMJ) 404 1 à 404_500 (qui peuvent être désignées individuellement comme une jonction OMJ 404 ou collectivement comme les jonctions OMJ 404), des coupleurs de test (TC) 406_1 à 406_500 (qui peuvent être désignés individuellement comme un coupleur TC 406, ou collectivement comme les coupleurs TC 406), des filtres de présélection (PF) 408_1 à 408_500 (qui peuvent être désignés individuellement comme un filtre PF 408, ou collectivement comme les filtres PF 408), des amplificateurs à faible bruit (LNA) 410_1 à 410_500 (qui peuvent être désignés individuellement comme un amplificateur LNA 410, ou collectivement comme les amplificateurs LNA 410) et des filtres 412_1 à 412_500 (qui peuvent être désignés individuellement comme un filtre 412, ou collectivement comme les filtres 412). La partie de l’équipement de liaison retour de segment spatial 400A illustré dans la figure 4A inclut également des combineurs 414_1 à 414_250 (qui peuvent être désignés individuellement comme un combineur 414, ou collectivement comme les combineurs 414), des convertisseurs abaisseurs de fréquence 416_1 à 416_250 (qui peuvent être désignés individuellement comme un convertisseur abaisseur de fréquence 416, ou collectivement comme les convertisseurs abaisseurs de fréquence 416), des filtres 418_1 à 418 250 (qui peuvent être désignés individuellement comme un filtre 418, ou collectivement comme les filtres 418) et des oscillateurs locaux (LO) 422_1 à 422 4 (qui peuvent être désignés individuellement comme un oscillateur LO 422, ou collectivement comme les oscillateurs LO 422). La partie de l’équipement de liaison retour de segment spatial 400A illustré dans la
-33figure4A inclut également des combineurs 420 1 à 420 125 (qui peuvent être désignés individuellement comme un combineur 420, ou collectivement comme les combineurs 420).
Chaque cornet d’alimentation 402 regroupe et focalise des ondes radio d’un faisceau de liaison montante de service (par exemple, le faisceau 106u), et les convertit en un signal RF qui est fourni à une jonction OMJ 404 respective. Un cornet d’alimentation 402 et le reste d’une antenne peuvent être désignés collectivement comme l’antenne ou le système d’antenne. En d’autres termes, une antenne, tel que le terme est utilisé ici, peut inclure un cornet d’alimentation. Les cornets ou une partie des cornets d’alimentation 402 peuvent partager un réflecteur commun. De tels réflecteurs ne sont pas illustrés dans les figures en vue de simplifier les figures. Chaque jonction OMJ 404 transite par un signal RF de polarisation circulaire droite (RHCP) ou par un signal RF de polarisation circulaire gauche (LHCP). Chaque jonction OMJ 404 peut transiter alternativement par un signal RF de polarisation linéaire verticale ou un signal RF de polarisation linéaire horizontale. Chaque coupleur de test, TC, 406, peut être utilisé en vue d’une surveillance de puissance, d’un test de charge utile et/ou d’une mise en œuvre d’étalonnages sur la base de signaux passant à travers. Chaque filtre de présélection (PF) 408 (par exemple, un filtre passe-bande) est utilisé pour supprimer des composantes de fréquence non souhaitées et/ou améliorer des composantes de fréquence souhaitées. Par exemple, chaque filtre PF 408 peut faire passer des fréquences dans la plage allant de 29,5 à 30,0 GHz, mais sans s’y limiter. Chaque amplificateur LNA410 amplifie le signal RF à puissance relativement faible qu’il reçoit d’un filtre PF 408 respectif sans dégrader considérablement le rapport « signal sur bruit » du signal. Le signal RF amplifié qui est délivré en sortie par chaque amplificateur LNA410 est fourni à un filtre respectif 412.
Chaque filtre 412 permet aux fréquences de passer dans l’une des couleurs a, b, c ou d. Par exemple, le filtre 412_1 laisse passer des fréquences dans la couleur a, le filtre 412 2 laisse passer des fréquences dans la couleur b, le filtre 412_3 laisse passer des fréquences dans la couleur c et le filtre 412_4 laisse passer des fréquences dans la couleur d. Selon un mode de réalisation : la couleur « a » représente une première sous-bande (par exemple, 29,50 - 29,75 GHz) d’une bande de fréquence de liaison montante affectée (par exemple, 29,50 - 30,00 GHz) avec une polarisation circulaire droite (RHCP) ; la couleur « b » représente une seconde sous-bande (29,75 - 30,00 GHz) de la bande de fréquence de liaison montante affectée avec une polarisation RHCP; la couleur «c» représente la première sous-bande (par exemple, 29,50 - 29,75 GHz) de la bande de fréquence de liaison
-34montante affectée avec une polarisation circulaire gauche (LHCP) ; et la couleur « d » représente la seconde sous-bande (29,75 - 30,00 GHz) de la bande de fréquence de liaison montante affectée avec une polarisation LHCP. Dans d’autres modes de réalisation, les couleurs peuvent inclure d’autres allocations de la bande de fréquence et de la polarisation.
Les filtres de chaque paire de filtres 412 fournissent leurs sorties à un combineur 414. Par exemple, les filtres 412_1 et 412_2 fournissent leurs sorties au combineur 414_1, et les filtres 414 3 et 414_4 fournissent leurs sorties au combineur 414_2. Chaque combineur 414 fonctionne comme un coupleur directionnel qui combine deux signaux RF en un seul. Par exemple, le combineur 414_1 combine le signal RF présentant la couleur a (reçu en provenance du filtre 412_1) et le signal RF présentant la couleur b (reçu en provenance du filtre 412_2) en un seul signal RF qui est fourni au convertisseur abaisseur de fréquence 4161. De même, le combineur 414 3 combine le signal RF présentant la couleur c (reçu en provenance du filtre 412 3) et le signal RF présentant la couleur d (reçu en provenance du filtre 412_4) en un seul signal RF qui est fourni au convertisseur abaisseur de fréquence 416 2. Chaque combineur 414 peut être mis en œuvre par un système hybride, mais sans s’y limiter.
Chaque convertisseur abaisseur de fréquence 416 reçoit un signal RF en provenance d’un combineur 414 (lequel signal RF inclut des données provenant de deux faisceaux de liaison montante de service, et par conséquent, peut être désigné comme un signal de données RF) et un signal RF en provenance d’un oscillateur LO 422 (qui peut être désigné comme un signal d’oscillateur LO), et utilise le signal d’oscillateur LO pour convertir par abaissement le signal de données RF en une plage de fréquences (par exemple 6,70 7,2 GHz, ou 6,3 - 7,2 GHz, ou en une autre plage de fréquences dans la bande 6-12 GHz) qui peut être utilisée pour transmettre des signaux de liaison descendante de ligne d’alimentation (par exemple, 102d) à une passerelle (par exemple, 105). La sortie de chaque convertisseur abaisseur de fréquence 416 est fournie à un filtre 418. Par exemple, le convertisseur abaisseur de fréquence 416_1 fournit sa sortie au filtre A, B418_1 et le convertisseur abaisseur de fréquence 416_2 fournit sa sortie au filtre C, D 418_2. Le filtre A, B 418_1 est un filtre passe-bande qui permet à des fréquences de passer dans les bandes associées aux couleurs A et B. Le filtre C, D 418_2 est un filtre passe-bande qui permet à des fréquences de passer dans les bandes associées aux couleurs C et D. Selon un mode de réalisation : la couleur « A » représente une première sous-bande (par exemple, 6,7 6,95 GHz) d’une bande de fréquence de liaison descendante affectée (par exemple, 6,7 3054090
-357,2 GHz) avec une polarisation circulaire droite (RHCP) ; la couleur « B » représente une seconde sous-bande (par exemple, 6,95 - 7,2 GHz) de la bande de fréquence de liaison descendante affectée avec une polarisation RHCP ; la couleur « C » représente la première sous-bande (par exemple, 6,7 - 7,95 GHz) de la bande de fréquence de liaison descendante affectée avec une polarisation circulaire gauche (LHCP) ; et la couleur « D » représente la seconde sous-bande (par exemple, 6,95 - 7,2 GHz) de la bande de fréquence de liaison montante affectée avec une polarisation LHCP. Autre exemple : la couleur « A » représente une première sous-bande (par exemple, 6,3 - 6,75 GHz) d’une bande de fréquence de liaison descendante affectée (par exemple, 6,3 - 7,2 GHz) avec une polarisation circulaire droite (RHCP) ; la couleur « B » représente une seconde sous-bande (par exemple, 6,75 7,2 GHz) de la bande de fréquence de liaison descendante affectée avec une polarisation RHCP ; la couleur « C » représente la première sous-bande (par exemple, 6,3 - 7,75 GHz) de la bande de fréquence de liaison descendante affectée avec une polarisation circulaire gauche (LHCP) ; et la couleur « D » représente la seconde sous-bande (par exemple, 6,75 7,2 GHz) de la bande de fréquence de liaison montante affectée avec une polarisation LHCP. Dans d’autres modes de réalisation, les couleurs peuvent inclure d’autres allocations d’une bande de fréquence et d’une polarisation.
Dans le mode de réalisation de la figure 4A, les sorties de quatre filtres 418 sont fournies à un combineur 420. Par exemple, les sorties des filtres 418_1, 418_2, 418_3 et 418_4 sont fournies au combineur 420_1. Chaque combineur 420 combine les quatre signaux filtrés et convertis par abaissement qu’il reçoit, en un signal combiné qui inclut des porteuses RF à données modulées pour huit faisceaux de liaison montante de service. En d’autres termes, la sortie de chaque combineur 420 inclut des données reçues en provenance de huit faisceaux de liaison montante de service associés à au moins huit terminaux de service ST. La sortie de chaque combineur 420 est fournie à un modulateur EOM 434 individuel, tel que cela sera examiné ci-dessous en ce qui concerne la figure 4D. Toutefois, avant d’examiner la figure 4D, les figures 4B et 4C seront d’abord utilisées pour décrire des méthodes alternatives dans lesquelles des porteuses RF à données modulées sont produites à partir de multiples (par exemple, huit) faisceaux de liaison montante de service.
La figure 4B représente une partie d’équipement de liaison retour de segment spatial 400B, selon un mode de réalisation de la présente technologie. La figure 4B est semblable à la figure 4A, si ce n’est qu’au lieu de combiner les sorties de quatre filtres 418 à
-36l’aide d’un combineur 420 unique, les sorties de deux filtres 418 sont combinées en un unique signal à l’aide d’un combineur 421, et les sorties de deux combineurs 421 sont combinées à l’aide d’un combineur 423. Par exemple, les sorties des filtres 418_1, 418_2 sont combinées en faisant appel au combineur 421_1, les sorties des filtres 418_3 et 418_4 sont combinées par le combineur 4212, et les sorties des combineurs 4211 et 421_2 sont combinées par le combineur 423_1. Comme dans le cas de la figure 4A, la sortie du combineur 423_1 est un signal combiné qui inclut des porteuses RF à données modulées pour huit faisceaux de liaison montante de service. En d’autres termes, la sortie de chaque combineur 420 inclut des données pour huit faisceaux de liaison montante de service associés à plusieurs (par exemple, huit) terminaux de service ST. La sortie de chaque combineur 423 est fournie à un modulateur EOM 434 individuel, tel que cela sera examiné cidessous en ce qui concerne la figure 4D.
Dans les modes de réalisation illustrés et décrits en référence aux figures 4A et 4B, les convertisseurs abaisseurs de fréquence 416 ont été illustrés et décrits comme étant utilisés pour effectuer des conversions de fréquences dans les équipements de liaison retour de segment spatial 400A et 400B. Dans des modes de réalisation alternatifs de la présente technologie, les convertisseurs abaisseurs de fréquence 416 (et les filtres 418) sont éliminés, auquel cas les équipements de liaison retour de segment spatial 400A et 400B ne mettent en œuvre aucune conversion de fréquence, ce qui simplifie l’équipement de liaison retour de segment spatial. Dans de tels modes de réalisation alternatifs, les sorties des combineurs 414 peuvent être fournies directement aux combineurs 420 (dans la figure 4A) ou aux combineurs 421 (dans la figure 4B). De tels modes de réalisation alternatifs, qui éliminent toute conversion de fréquence sur la liaison retour, fournissent moins de largeur de bande sur la liaison retour que les modes de réalisation des figures 4A et 4B. Une largeur de bande moindre sur la liaison retour devrait être généralement acceptable, étant donné qu’une liaison retour doit normalement gérer beaucoup moins de largeur de bande qu’une liaison aller, étant donné que les terminaux de service ST téléchargent en aval généralement beaucoup plus de données qu’en amont. Un exemple d’un tel mode de réalisation alternatif est illustré dans la figure 4C. Dans le mode de réalisation de la figure 4C, les sorties de deux des filtres 412 sont fournies à un combineur 414, et les sorties de quatre des combineurs 414 sont fournies à un combineur 420. Dans un autre mode de réalisation, les sorties de huit des filtres 412 (par exemple, les filtres 412_1 à 412_8) sont toutes fournies directement à un même combineur (par exemple, le combineur 420_1). En d’autres termes, il peut y avoir moins de cascadage
-37de combineurs. Dans encore un autre mode de réalisation, il peut y avoir un cascadage supplémentaire de combineurs, par exemple, d’une façon semblable à ce qu’illustre la figure 4B.
Les figures 4A, 4B et 4C ont été utilisées en vue de décrire des parties d’équipement de liaison retour de segment spatial (400A ou 400B) qui produisent une porteuse RF à données modulées pour de multiples (par exemple, huit) faisceaux de liaison montante de service associés à de multiples (par exemple, huit ou plus) terminaux de service ST. La figure 4D sera à présent utilisée pour décrire une partie supplémentaire de l’équipement de liaison retour de segment spatial 400D qui est utilisée pour convertir les signaux de porteuse RF à données modulées en un faisceau de ligne d’alimentation de liaison descendante optique collimaté qui est orienté vers une passerelle. En référence à la figure 4D, la partie de l’équipement de liaison retour de segment spatial 400D est illustrée comme incluant soixantetrois lasers 432_1 à 432_63, soixante-trois modulateurs électro-optiques (EOM) 434_1 à 434_63, un multiplexeur (MUX) de multiplexage par répartition en longueur d’onde (WDM) 436, un amplificateur optique (OA) 438 et un dispositif optique émetteur 440. Chacun de ces éléments est décrit ci-dessous.
Les soixante-trois lasers individuels 432 1 à 432_63 émettent chacun de la lumière d’une longueur d’onde distincte dans une plage de longueurs d’onde spécifiée. Les lasers peuvent être désignés individuellement comme un laser 432, ou collectivement comme les lasers 432. Lorsque la plage de longueurs d’onde spécifiée est, par exemple, de 1560,2 nm à 1575 nm, alors le laser 432_1 peut émettre de la lumière présentant une longueur d’onde maximale de 1560,2 nm, le laser 432_2 peut émettre de la lumière présentant une longueur d’onde maximale de 1560,4 nm, le laser 432_3 (non illustré) peut émettre de la lumière présentant une longueur d’onde maximale de 1560,6 nm,... le laser 432_62 peut émettre de la lumière présentant une longueur d’onde maximale de 1672,6 nm et le laser 432_63 peut émettre de la lumière présentant une longueur d’onde maximale de 1672,8 nm. En d’autres termes, les longueurs d’onde maximales émises par les lasers 432 peuvent se produire à des intervalles de 0,2 nm, de 1560,2 nm à 1572,8 nm. La plage de longueurs d’onde de
1560,2 nm à 1575 nm, qui se situe dans le spectre IR, est pratique à utiliser étant donné que les lasers IR destinés à être utilisés dans les communications sont facilement disponibles. Toutefois, des plages de longueurs d’onde étroites ou plus larges, au sein de la même partie ou d’autres parties du spectre optique, peuvent également être utilisées. Par exemple, il serait également possible d’utiliser une plage de longueurs d’onde dans le spectre visible
-38allant de 400 nm à 700 nm. II est également possible que la plage de longueurs d’onde qui est spécifiée à des fins d’utilisation dans le cadre de la production du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique (par exemple, le faisceau 102d) soit non contigüe. Par exemple, la plage de longueurs d’onde destinée à être utilisée dans le cadre de la production du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique peut être comprise entre 1535 nm et 1540 nm et entre 1565 nm et 1575 nm. Ce ne sont que quelques exemples non destinés à être exhaustifs. En outre, il est également possible que l’équipement de liaison retour de segment spatial puisse inclure alternativement plus ou moins soixante-trois lasers (qui émettent chacun de la lumière d’une longueur d’onde maximale différente dans une plage de longueurs d’onde spécifiée contigüe ou non contigüe). En outre, il convient de remarquer que l’équipement de liaison retour de segment spatial peut inclure deux lasers ou plus parmi chacun des lasers (qui émettent chacun de la lumière d’une longueur d’onde maximale différente dans une plage de longueurs d’onde spécifiée contigüe ou non contigüe) en vue de fournir de la redondance ou une réserve. Chacun des lasers 432 peut être, par exemple, un laser à néodyme infrarouge à pompage à diode, bien que l’utilisation d’autres types de lasers soit également dans la portée des modes de réalisation décrits ci-après.
Selon certains modes de réalisation, l’équipement de liaison retour de segment spatial 400D inclut moins de lasers (par exemple, soixante-trois lasers 432) destinés à être utilisés dans le cadre de la génération du faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique qui est dirigé du satellite 100 vers la passerelle 105, que ce que l’équipement de liaison aller de passerelle 200A ou 200D inclut (par exemple cinq cents lasers 202) pour générer le faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique qui est dirigé de la passerelle 105 au satellite 100. Ceci est rendu possible par des exigences de capacités asymétriques actuelles entre les liaisons de ligne d’alimentation aller et retour. Plus précisément, un faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation (par exemple, 102d) transporte considérablement moins de données qu’un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation (par exemple, 102u), étant donné que les terminaux de service St téléchargent en aval généralement beaucoup plus de données qu’en amont.
Sur la liaison retour, compte tenu des exigences de capacités asymétriques actuelles entre les liaisons aller et retour, l’équipement de liaison retour de segment spatial peut être mis en œuvre pour gérer moins de demande que l’équipement de liaison aller au sol. À titre d’exemple, s’il est supposé que chaque faisceau de liaison montante de service RF présente uniquement 320 MHz par faisceau, alors un total de 160 GHz doit être envoyé, d’un satellite
-39à une passerelle, sur le faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique. Plusieurs fréquences de faisceaux peuvent être regroupées pour créer une largeur de bande de 4 GHz qui est ensuite transmise sur chacune des soixante-trois longueurs d’onde laser qui sont multiplexées ensemble et transmises au sol. Une mise en œuvre alternative consisterait à agréger le spectre 4 GHz avec un filtrage post-amplificateur LNA pour éliminer la conversion fréquence RF, et comme ci-dessus, à moduler directement le spectre RF sur chacune des soixante-trois longueurs d’onde laser. Une mise en œuvre alternative consisterait à utiliser uniquement des amplificateurs LNA RF pour chaque cornet d’alimentation, à moduler chaque segment de 320 MHz de largeur de bande sur un laser unique et à combiner deux cent cinquante longueurs d’onde laser ensemble, ce qui permet d’éliminer ainsi le besoin de convertisseurs de fréquence RF. Selon le nombre de faisceaux de service et de faisceaux de ligne d’alimentation requis, l’une ou l’autre des configurations peut être sélectionnée de manière à fournir la solution de plus faible masse.
La lumière émise par chacun des soixante-trois lasers 432, qui peut être désignée comme un signal de porteuse optique, est fournie (par exemple, par l’intermédiaire d’une fibre optique respective) à l’un respectif des soixante-trois modulateurs EOM individuels 434_1 à 434_63. Les modulateurs EOM peuvent être désignés individuellement comme un modulateur EOM 434, ou collectivement comme les modulateurs EOM 434. Chacun des modulateurs EOM 434 est un dispositif optique dans lequel un élément à signal commandé présentant un effet électro-optique est utilisé pour moduler un faisceau de lumière respectif. La modulation effectuée par les modulateurs EOM 434 peut être imposée sur la phase, la fréquence, l’amplitude ou la polarisation d’un faisceau de lumière, ou toute combinaison de cela. Selon un mode de réalisation spécifique, chacun des modulateurs EOM 434 est un modulateur EOM à modulation de phase qui est utilisé comme un modulateur d’amplitude en utilisant un interféromètre de Mach-Zehnder. En d’autres termes, chacun des modulateurs EOM 434 peut être mis en œuvre en tant qu’un modulateur de Mach-Zehnder (MZM), lequel peut être un modulateur de Mach-Zehnder au niobate de lithium, mais sans s’y limiter. Selon des modes de réalisation spécifiques, chacun des modulateurs EOM 434 est mis en œuvre en tant qu’un modulateur MZM qui produit une forme d’onde optique modulée en amplitude (AM) avec un indice de modulation de 10 % à 80 % afin de maintenir la fidélité d’une forme d’onde RF (modulée dans celui-ci) sans trop grande distorsion. Le signal optique qui est délivré en sortie par chacun des modulateurs EOM 434 peut être désigné comme un signal de données optique. Le schéma de modulation qui est mis en œuvre par les modulateurs
-40EOM 434 peut se traduire par des bandes latérales doubles ou vestigiales, incluant à la fois une bande latérale supérieure (USB) et une bande latérale inférieure (LSB). Alternativement, une modulation à bande latérale unique (SSB) peut être utilisée pour augmenter l’efficacité de bande passante et de puissance de transmission.
Les soixante-trois signaux de données optiques individuels qui sont délivrés en sortie par les soixante-trois modulateurs EOM 434 sont fournis au multiplexeur MUX WDM 436, lequel peut également être désigné comme un multiplexeur, MUX, de multiplexage dense par répartition en longueur d’onde (DWDM). Le multiplexeur MUX WDM 436 multiplexe (c’est-àdire, combine) les soixante-trois signaux de données optiques, reçus en provenance des soixante-trois modulateurs EOM 434, sur une fibre optique unique, où les soixante-trois signaux de données optiques individuels sont chacun transportés en même temps sur leur propre longueur d’onde optique individuelle dans une plage de longueurs d’onde contigüe spécifiée (par exemple de 1560 nm à 1575 nm) ou une plage de longueurs d’onde non contigüe (par exemple, de 1510 nm à 1534,8 nm, et de 1540,2 nm à 1564,8 nm). Par exemple, tel qu’expliqué ci-dessus, les soixante-trois signaux de données optiques peuvent présenter des longueurs d’onde maximales qui se produisent à des intervalles de 0,2 nm, de 1560 nm à 1572,8 nm.
Le signal qui est délivré en sortie par le multiplexeur MUX WDM 436, qui peut être désigné comme un signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde, est fourni à l’amplificateur optique (OA) 438. L’amplificateur OA 438 amplifie le signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde de sorte que le signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde présente une puissance suffisante pour permettre sa transmission, du satellite 100 dans l’espace libre à la passerelle 105. L’amplificateur OA 438 peut être un amplificateur optique à fibre dopée à l’erbium (EDFA), mais sans s’y limiter. La sortie de l’amplificateur OA 438 peut être désignée comme un signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde amplifié optiquement.
Le signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde amplifié optiquement, qui est délivré en sortie par l’amplificateur OA 438, est fourni (par exemple, par l’intermédiaire d’une fibre optique) au dispositif optique émetteur 440. Le dispositif optique émetteur 440, qui peut également être désigné comme un télescope, peut inclure des éléments optiques tels que des lentilles, des miroirs, des réflecteurs, des filtres et/ou des éléments similaires. Le dispositif optique émetteur 440 délivre en sortie un faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique collimaté qui est orienté vers une passerelle optique basée au sol (par
-41 exemple, la passerelle 105). Un cardan, et/ou un élément similaire, peuvent être utilisés pour commander la direction du dispositif optique émetteur 440. Selon un mode de réalisation, le faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique collimaté présente une ouverture d’environ 40 cm et une divergence de demi-faisceau d’environ 0,0000012 radian, dans lequel le terme «environ» tel qu’utilisé ici signifie +/-10 % d’une valeur spécifiée. L’utilisation d’autres ouvertures et d’autres valeurs de divergence de demi-faisceau est également dans la portée des modes de réalisation décrits ci-après. Le faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique collimaté, qui est délivré en sortie par le dispositif optique émetteur 440, est transmis dans l’espace libre au dispositif optique récepteur sur la passerelle 105.
Un segment spatial (par exemple, un satellite 100) peut présenter des dispositifs optiques, qui sont utilisés pour transmettre un faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique (par exemple, 102d) à une passerelle, différents des dispositifs optiques qui sont utilisés pour recevoir un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique (par exemple, 102u) en provenance d’une passerelle. Alternativement et de préférence, afin de réduire le poids qui doit être transporté par le segment spatial (par exemple, un satellite 100), les mêmes dispositifs optiques peuvent être utilisés à la fois pour transmettre un faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique (par exemple, 102d) à une passerelle et pour recevoir un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique (par exemple, 102u) en provenance d’une passerelle. Plus précisément, le dispositif optique émetteur, TX, 440, illustré dans la figure 4D peut être le même que le dispositif optique récepteur, RX, 302, illustré dans la figure 3. Des composants supplémentaires et/ou alternatifs peuvent être partagés entre l’équipement de liaison aller de segment spatial illustré dans la figure 3 et l’équipement de liaison retour de segment spatial illustré dans les figures 4A, 4B et 4D. Par exemple, les cornets d’alimentation 326 dans la figure 3 peuvent être les mêmes que les cornets d’alimentation 402 illustrés dans les figures 4A et 4B. Autre exemple, les jonctions OMJ 324 dans la figure 3 peuvent être les mêmes que les jonctions OMJ 404 dans les figures 4A et 4B, si les jonctions OMJ sont mises en œuvre en tant qu’un dispositif à trois ports. Ce ne sont que quelques exemples qui ne visent pas à être exhaustifs.
En référence à nouveau aux modulateurs EOM 434 dans la figure 4D, selon certains modes de réalisation de la présente technologie, chacun des modulateurs EOM 434 module le signal optique qu’il reçoit (par exemple, par l’intermédiaire d’une fibre optique d’un laser
-42respectif 432) avec un signal RF individuel qui a déjà été modulé pour inclure des données d’utilisateur. Par exemple, le modulateur EOM 434_1 module le signal optique qu’il reçoit en provenance du laser 431_1 avec un signal de porteuse RF à données modulées qu’il reçoit en provenance du combineur 420_1 (dans la figure 4A) ou du combineur 423_1 (dans la figure 4B). Le signal de porteuse RF à données modulées que le modulateur EOM 434_1 reçoit en provenance d’un combineur (420_1 dans la figure 4A, ou 423_1 dans la figure 4B) peut inclure des données correspondant à huit faisceaux de liaison montante de service provenant de terminaux de service ST. De même, les modulateurs EOM 434_2 à 434_32 peuvent recevoir chacun un signal de porteuse RF à données modulées différent, en provenance d’un combineur 420 ou 423 différent, où chaque signal de porteuse RF à données modulées correspond à un groupe distinct de huit faisceaux de liaison montante de service reçus en provenance de terminaux de service ST. Le modulateur EOM 434_63 peut recevoir un signal de porteuse RF à données modulées, en provenance d’un combineur 420 ou 423, dans lequel le signal de porteuse RF à données modulées correspond à quatre faisceaux de liaison montante de service reçus en provenance de terminaux de service ST. De cette manière, les modulateurs EOM 434 peuvent être collectivement fournis avec des signaux de porteuse RF à données modulées correspondant à cinq cents faisceaux de liaison montante de service (c’est-à-dire, 62 *8 + 1 *4 = 500).
Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus en référence aux figures 4A-4D, le faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique collimaté (qui est délivré en sortie par le dispositif optique émetteur 440 et fourni à une passerelle optique au sol, par exemple, la passerelle 105) a été illustré et décrit comme incluant des données correspondant à une pluralité de (par exemple, cinq cents) faisceaux de liaison montante de service reçus en provenance d’une pluralité de terminaux de service ST. Dans des modes de réalisation alternatifs, le faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique collimaté (qui est délivré en sortie par le dispositif optique émetteur 440 et fourni à une passerelle optique au sol, par exemple, la passerelle 105) inclut des données correspondant à une pluralité de faisceaux de liaison montante de service reçus en provenance d’une pluralité de terminaux de service ST, ainsi que des données correspondant au un ou plusieurs faisceaux de liaison ISL reçus en provenance d’un ou plusieurs autres satellites. Par exemple, tel qu’illustré dans la figure 4E, outre la réception de signaux optiques délivrés en sortie par une pluralité de (par exemple, soixante-deux) modulateurs EOM 434, le multiplexeur MUX WDM 436 est également illustré comme recevant un signal de liaison ISL
-43optique amplifié produit par le dispositif optique récepteur 452 et un amplificateur optique (OA) 458. Plus précisément, le dispositif optique récepteur 452 de l’équipement de liaison retour de segment spatial 400E est configuré de manière à recevoir un faisceau de liaison ISL optique qui est transmis à travers l’espace libre par un dispositif optique émetteur d’un autre satellite, et le dispositif optique récepteur 452 fournit un signal de liaison ISL optique délivré en sortie à partir de celui-ci (par exemple, par l’intermédiaire d’une fibre optique), à l’amplificateur OA 458. Le dispositif optique récepteur 452, qui peut également être désigné comme un télescope, peut inclure des éléments optiques tels que des miroirs, des réflecteurs, des filtres et/ou éléments similaires, tel que c’était le cas avec le dispositif optique récepteur 302. Un cardan et/ou un élément similaire peuvent être utilisés pour commander la direction du dispositif optique récepteur 452, tel que c’était le cas avec le dispositif optique récepteur 302. Tant le dispositif optique récepteur 302 (utilisé pour recevoir un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique) que le dispositif optique récepteur 452 (utilisé pour recevoir un faisceau de liaison ISL optique) peuvent être inclus dans le même satellite. Il serait également possible d’utiliser le même dispositif optique récepteur (par exemple, 302) pour recevoir un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique au cours de certaines périodes de temps et pour recevoir un faisceau de liaison ISL optique au cours d’autres périodes de temps. Le même dispositif optique récepteur (par exemple, 302) ne peut pas être utilisé pour recevoir un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique et un faisceau de liaison ISL optique simultanément, étant donné que le dispositif optique récepteur devrait être orienté, pour recevoir le faisceau de liaison ISL optique d’un autre satellite, différemment de qu’il devrait être orienté pour recevoir le faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique, en provenance d’une passerelle optique au sol. En conséquence, afin de recevoir simultanément un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique et un faisceau de liaison ISL optique, un satellite devrait inclure un premier dispositif optique récepteur destiné à être utilisé pour recevoir un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique, et un deuxième dispositif optique récepteur destiné à être utilisé pour recevoir un faisceau de liaison ISL optique. Un troisième dispositif optique récepteur peut également être inclus sur le satellite, pour faire office de dispositif de réserve qui peut être utilisé comme réserve du premier ou deuxième dispositif optique récepteur, en cas de défaillance de l’un de ces dispositifs. D’autres dispositifs optiques récepteurs de réserve peuvent également est inclus sur un satellite. Des dispositifs optiques récepteurs supplémentaires peuvent être ajoutés en cas de nécessité de réception de
-44faisceaux de liaisons ISL optiques provenant de plus d’un autre satellite en même temps, dans lequel le multiplexeur MUX WDM 436 peut recevoir deux signaux de liaisons ISL optiques ou plus, simultanément, et peut multiplexer ces signaux de liaison ISL avec des signaux optiques (incluant des données correspondant à une pluralité de faisceaux de liaison montante de service reçus en provenance d’une pluralité de terminaux de service ST) en un unique faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique collimaté (qui est délivré en sortie par le dispositif optique émetteur 440 et fourni à une passerelle optique au sol, par exemple, la passerelle 105). Toutefois, il convient de remarquer qu’il peut être bénéfique de limiter la quantité de dispositifs optiques récepteurs inclus sur un satellite afin de limiter le poids du satellite. Facultativement, un convertisseur de longueur d’onde 454 et/ou un convertisseur de fréquence 456 peuvent être localisés entre le dispositif optique récepteur 452 et l’amplificateur optique 458, ou, alternativement, entre l’amplificateur optique 458 et le multiplexeur MUX WDM 436. La fonction et les avantages d’un convertisseur de longueur d’onde et d’un convertisseur de fréquence sont décrits ci-dessus, et, par conséquent, ne nécessitent pas d’être répétés.
Équipement de liaison retour de passerelle
La figure 5A sera à présent utilisée pour décrire un équipement de liaison retour de passerelle 500A, selon un mode de réalisation de la présente technologie. Un tel équipement de liaison retour de passerelle 500A peut également être désigné comme un sous-système de liaison retour de passerelle optique 500A, ou plus généralement, comme un sous-système de communication optique. En référence à la figure 5A, le sous-système de liaison retour de passerelle optique 500A est illustré comme incluant un dispositif optique récepteur 502, un amplificateur optique (OA) 504, un démultiplexeur (DEMUX) de multiplexage par répartition en longueur d’onde (WDM) 506, soixante-trois photodétecteurs (PD) 508_1 à 508_63, soixante-trois filtres 510_1 à 510_63, soixante-trois amplificateurs à faible bruit (LNA) 512_1 à 512 63 et soixante-trois convertisseurs abaisseurs de fréquence 5141 à 514_63. Le soussystème de liaison retour de passerelle optique 500A est également illustré comme incluant soixante-trois blocs de démodulateur et processeur de signal numérique (DSP) 516_1 à 516_63 et quatre oscillateurs locaux (LO) 522 1 à 522_4 (qui peuvent être désignés individuellement comme un oscillateur LO 522, ou collectivement comme les oscillateurs LO 522).
Le dispositif optique récepteur 502, qui peut également être désigné comme un télescope, peut inclure des éléments optiques comme des miroirs, des réflecteurs, des filtres
-45et/ou des éléments similaires. Le dispositif optique récepteur 502 reçoit le faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique (par exemple, le faisceau 102d) qui est transmis à travers l’espace libre à partir d’un segment spatial (par exemple, un satellite 100), par les sous-systèmes de liaison retour de segment spatial 400C (ou 400A ou 400B) et 400D, et fournit le faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique reçu (par exemple par le biais d’une fibre optique) à l’amplificateur OA 504. Un cardan et/ou un élément similaire peuvent être utilisés pour commander la direction du dispositif optique récepteur 502. Lorsque le faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique atteint la passerelle, la puissance du faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique est considérablement atténuée par rapport au moment il a été transmis par le sous-système de liaison retour de segment spatial. En conséquence, l’amplificateur OA 504 est utilisé pour amplifier le faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique reçu, avant qu’il ne soit fourni au démultiplexeur DEMUX WDM 506. L’amplificateur OA 504 peut être, par exemple, un amplificateur optique à fibre dopée à l’erbium (EDFA), mais sans s’y limiter. La sortie de l’amplificateur OA 504 peut être désignée comme un faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique reçu optiquement amplifié. Le démultiplexeur DEMUX WDM 506 démultiplexe (c’est-à-dire, sépare) le faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique reçu (dès lors qu’il a été amplifié optiquement) en soixante-trois signaux optiques individuels, dont chacun est fourni à un photodétecteur (PD) 508 individuel. Chaque photodétecteur PD 508 convertit le signal optique qu’il reçoit du démultiplexeur DEMUX WDM 506 en un signal électrique RF respectif. Le signal électrique RF produit par chaque photodétecteur PD 508 est fourni à un filtre respectif (FTR) 510 (par exemple, un filtre passe-bande) pour supprimer des composantes de fréquence non souhaitées et/ou améliorer des composantes de fréquence souhaitées. Par exemple, lorsque des conversions par abaissement de fréquence ont été mises en œuvre sur le satellite (par l’équipement de liaison retour de segment spatial 400A ou 400B), chaque filtre 510 peut laisser passer des fréquences dans la plage de 6,70 à 7,2 GHz, ou dans la plage de 6,3 à 7,2 GHz, mais sans s’y limiter. Autre exemple, lorsque des conversions par abaissement de fréquence n’ont pas été mises en œuvre sur le satellite (par exemple, par l’équipement de liaison retour de segment spatial 400C), chaque filtre 510 peut laisser passer des fréquences dans la plage de 29,5 à 30 GHz, mais sans s’y limiter. Le signal électrique RF filtré, qui est délivré en sortie par chaque filtre 408, est fourni à un amplificateur à faible bruit respectif (LNA) 512. Chaque amplificateur LNA 512 amplifie le signal RF à puissance relativement faible qu’il reçoit d’un
-46filtre respectif 510 sans dégrader significativement le rapport « signal sur bruit » du signal. Le signal RF amplifié qui est délivré en sortie par chaque amplificateur LNA 512 est fourni à un convertisseur abaisseur de fréquence 514 respectif, dont la sortie est fournie à un bloc de démodulateur et DSP 516 respectif.
Chaque convertisseur abaisseur de fréquence 514 reçoit un signal RF en provenance d’un amplificateur LNA 512 (lequel signal RF inclut des données en provenance de terminaux d’abonné ST, et par conséquent, peut être désigné comme un signal de données RF) et un signal RF en provenance d’un oscillateur LO 452 (qui peut être désigné comme un signal d’oscillateur LO), et il utilise le signal d’oscillateur LO pour convertir par abaissement le signal de données RF en signal de bande de base. Le signal de données de bande de base délivré en sortie par chaque convertisseur abaisseur de fréquence 514 est fourni à un bloc de démodulateur et DSP 516 respectif. Chaque bloc de démodulateur et DSP 516 démodule le signal de données de bande de base qu’il reçoit, et met en œuvre un traitement de signal numérique sur celui-ci. Un tel signal de données démodulé peut être utilisé pour fournir des données à, ou demander des données à, un serveur, un dispositif client, et/ou un élément similaire, qui est couplé à un réseau (par exemple, le réseau 140 dans la figure 1).
Une passerelle (par exemple, la passerelle 105) peut présenter des dispositifs optiques, qui sont utilisés pour transmettre un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique (par exemple, le faisceau 102u) à un segment spatial (par exemple, le satellite 100), différents des dispositifs optiques qui sont utilisés pour recevoir un faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique (par exemple, le faisceau 102d) en provenance d’un segment spatial. Une passerelle peut également utiliser les mêmes dispositifs optiques à la fois pour transmettre un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique (par exemple, le faisceau 102u) à un segment spatial et pour recevoir un faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique (par exemple, le faisceau 102d) en provenance d’un segment spatial. Plus précisément, le dispositif optique RX 502 illustré dans la figure 5A peut être le même que le dispositif optique TX 210 illustré dans la figure 2A.
La figure 5B illustre un équipement de liaison retour de passerelle 500B selon un autre mode de réalisation de la présente technologie, dans lequel l’équipement de liaison retour de passerelle 500B fournit un ou plusieurs signaux optiques à un ou plusieurs réseaux optiques qui sont externes à la passerelle optique qui inclut l’équipement de liaison retour de passerelle 500B. Plus précisément, la figure 5B montre qu'un ou plusieurs des signaux
-47optiques qui sont délivrés en sortie à partir du démultiplexeur DEMUX WDM 506 peuvent être fournis à une ou des fibres optiques appartenant à, ou fixées à, un ou des réseaux optiques (tels que, mais sans s’y limiter, un réseau LAN, MAN ou WAN) externes à la passerelle optique où est situé l’équipement de liaison retour de passerelle 500B. Ce mode de réalisation permet, par exemple, à une charge utile sur un satellite de communiquer, de bout en bout, avec un réseau optique, externe à la passerelle, sans qu’il soit nécessaire que la passerelle mette en œuvre une quelconque démodulation ou un quelconque déchiffrement des signaux fournis, de la charge utile sur le satellite, à un réseau optique au sol externe à la passerelle au sol. Bien que non spécifiquement illustré dans la figure 5B, chaque trajet de signal optique qui fournit un signal optique du démultiplexeur DEMUX WDM 506 à un réseau optique externe à la passerelle optique, peut inclure un filtre destiné à éliminer des fréquences indésirables, et/ou un amplificateur optique (OA) destiné à amplifier le signal avant qu’il ne soit fourni au réseau optique externe. Des détails exemplaires de tels filtres et amplificateurs OA ont déjà été décrits dans le présent document, et il n’est par conséquent pas nécessaire de les répéter. Étant donné que chacun des signaux optiques délivrés en sortie à partir du démultiplexeur DEMUX WDM 506 présentera une longueur d’onde optique différente, les signaux optiques fournis aux réseaux optiques externes présenteront une longueur d’onde optique qui diffère des longueurs d’onde des autres signaux délivrés en sortie par le démultiplexeur DEMUX WDM 506. Facultativement, la longueur d’onde des signaux optiques fournis à un réseau optique externe peut être convertie en une autre longueur d’onde optique avant que le signal optique ne soit fourni au réseau optique externe. Un ou plusieurs convertisseurs de longueur d’onde optiques, internes ou externes à la passerelle optique, peuvent être utilisés pour mettre en œuvre de telles conversions de longueurs d’onde. Les modes de réalisation décrits en référence à la figure 5B (ainsi qu’à la figure 2D, examinée ci-dessus) peuvent offrir une sécurité de bout en bout renforcée, par exemple, pour des données militaires et/ou d’autres données gouvernementales, étant donné que la passerelle n’a pas besoin de connaître les schémas de modulation et/ou chiffrement utilisés sur les signaux optiques qui sont reçus en provenance du ou des réseaux optiques, et/ou acheminés vers le ou les réseaux optiques externes à la passerelle optique.
Selon certains modes de réalisation, l’équipement de liaison retour de passerelle 500B peut facultativement inclure des convertisseurs de longueur d’onde 532, dans lequel chacun des convertisseurs de longueur d’onde 532 est configuré de manière à convertir une longueur d’onde optique maximale, de l’un dudit un ou desdits plusieurs
-48signaux de données optiques, fournis à l’un dudit un ou desdits plusieurs réseaux optiques qui sont externes à la passerelle optique au sol (qui inclut l’équipement de liaison retour de passerelle 500B), en une longueur d’onde optique maximale différente, avant que ledit un dudit un ou desdits plusieurs signaux de données optique ne soit fourni audit un dudit un ou desdits plusieurs réseaux optiques qui sont externes à la passerelle optique au sol. En outre, ou alternativement, l’équipement de liaison retour de passerelle 500B peut facultativement inclure un ou plusieurs convertisseurs de fréquence 534, dans lequel chacun des convertisseurs de fréquence 534 est configuré de manière à convertir, par élévation ou par abaissement, une fréquence d’au moins l’un dudit un ou desdits plusieurs signaux de données optiques fournis à l’un dudit un ou desdits plusieurs réseaux optiques qui sont externes à la passerelle optique au sol (qui inclut l’équipement de liaison retour de passerelle 500B), avant qu’un ou des signaux de données optiques ne soient fournis au(x) réseau(x) optique(s) externe(s) à la passerelle optique au sol. Une conversion de longueur d’onde peut être mise en œuvre avant la conversion de fréquence, tel qu’illustré dans la figure 5B, ou alternativement, la conversion de fréquence peut être mise en œuvre avant la conversion de longueur d’onde. Par exemple, les positions relatives des convertisseurs de longueur d’onde 532 et des convertisseurs de fréquence 534 dans la figure 5B peuvent être permutées. En outre, une amplification optique (à l’aide d’un amplificateur optique similaire à l’amplificateur optique 504), et/ou un filtrage optique, peuvent être réalisés en aval du démultiplexeur DEMUX WDM 506 avant qu’une ou plusieurs des sorties optiques du démultiplexeur DEMUX WDM 506 ne soient fournies au(x) réseau(x) optique(s) externe(s) à la passerelle optique au sol.
Procédés de production et transmission d’un faisceau de liaison montante de ligne d'alimentation optique
La figure 6 sera à présent utilisée pour résumer des procédés destinés à permettre à un sous-système au sol (par exemple, l’équipement de liaison aller de passerelle 200 dans la figure 2A) de produire et transmettre un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique (par exemple, le faisceau 102u dans la figure 1) à un satellite (par exemple, le satellite 100 dans la figure 1) qui est configuré pour recevoir le faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique, et en fonction de cela, produire et transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF (par exemple, les faisceaux 106d, 110d, 114d et 118d dans la figure 1) dans une plage de fréquences RF spécifiée, à des terminaux de service ST. Selon certains modes de réalisation, la plage de fréquences RF spécifiée au
-49sein de laquelle le satellite est configuré de manière à produire et transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF est une partie de liaison descendante de la bande Ka. La partie de liaison descendante de la bande Ka peut être comprise entre 17,7 GHz et 20,2 GHz, et par conséquent, présenter une largeur de bande de 2,5 GHz. Alternativement, la partie de liaison descendante de la bande Ka peut être comprise entre 17,3 GHz et 20,2 GHz, et par conséquent, présenter une largeur de bande de 2,9 GHz. Mais ce ne sont que quelques exemples qui ne sont pas destinés à être exhaustifs.
En référence à la figure 6, l’étape 602 consiste à émettre une pluralité de signaux optiques (par exemple, deux cent cinquante signaux optiques) présentant chacun une longueur d’onde maximale différente qui est située dans une plage de longueurs d’onde optiques spécifiée. L’étape 602 peut être mise en œuvre en utilisant les lasers 202 examinés ci-dessus en référence à la figure 2A. La plage de longueurs d’onde optiques spécifiée peut être dans les longueurs d’onde optiques de la bande C et/ou de la bande L, tel qu’expliqué cidessus. En outre, comme expliqué ci-dessus, la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée peut être une plage de longueurs d’onde optiques contigüe dans un spectre IR ou une plage de longueurs d’onde optiques non contigüe dans le spectre IR. Tel que remarqué ci-dessus, des longueurs d’onde optiques visibles et/ou d’autres longueurs d’onde peuvent alternativement être utilisées.
L’étape 604 consiste à moduler électro-optiquement chacun des signaux optiques avec un signal d’une pluralité de signaux de porteuse RF à données modulées différents, dont chacun a été modulé en vue de transporter des données pour au moins un faisceau de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, en vue de produire par conséquent une pluralité de signaux de données optiques, dont chacun transporte des données pour au moins un faisceau de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF et présente une fréquence RF dans la même plage de fréquences RF spécifiée dans laquelle le satellite est configuré de manière à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF. L’étape 604 peut être mise en œuvre en faisant appel aux modulateurs EOM 204 examinés ci-dessus en référence à la figure 2A.
L’étape 606 consiste à multiplexer la pluralité de signaux de données optiques en vue de produire par conséquent un signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde qui inclut des données pour la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF. L’étape 606 peut être mise en œuvre à l’aide du multiplexeur MUX WDM 206 examiné cidessus en référence à la figure 2A.
-50L’étape 608 consiste à produire un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique, en fonction du signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde, et l’étape 610 consiste à transmettre le faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique à travers l’espace libre au satellite. Les étapes 608 et 610 peuvent être mises en œuvre par le dispositif optique émetteur 210 examiné ci-dessus en référence à la figure 2A. L’amplificateur optique (OA) 208 examiné ci-dessus en référence à la figure 2A peut également être utilisé en vue de mettre en œuvre l’étape 608.
Avantageusement, étant donné que les fréquences RF des signaux de données optiques produits au cours de l’étape 604 de modulation électro-optique sont dans la même plage de fréquences RF spécifiée dans laquelle le satellite est configuré de manière à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, il y a une suppression de toute nécessité de mise en œuvre, par le satellite, de quelconques conversions de fréquences, lors de la production de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique. En d’autres termes, l’équipement de liaison aller de segment spatial 300 dans la figure 3 n’a avantageusement pas besoin de convertisseurs abaisseurs de fréquence ou de tout autre type d’équipement de conversion de fréquence.
Un procédé peut également inclure l’étape consistant à recevoir une pluralité de signaux de porteuse RF dont chacun présente une fréquence RF différente dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le satellite est configuré de manière à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, et produire les signaux RF modulés, lesquels sont modulés électro-optiquement avec les signaux optiques, en fonction de ia pluralité de signaux de porteuse RF. Les signaux de porteuse RF peuvent être produits par un ou plusieurs oscillateurs locaux 222 examinés ci-dessus en référence à la figure 2B. Les signaux RF modulés peuvent être produits par les modulateurs RFM 224 examinés ci-dessus en référence à la figure 2B. Des détails supplémentaires des procédés décrits en référence à la figure 6 peuvent être appréciés à la lumière de la description cidessus des figures 1 à 5.
Procédés de production et transmission de faisceaux de liaison descendante de service RF
La figure 7 sera à présent utilisée pour résumer des procédés destinés à permettre à un sous-système spatial (par exemple, l’équipement de liaison aller de segment spatial 300 de la figure 3) d’un satellite (par exemple, le satellite 100), de produire et transmettre une
-51 pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF (par exemple, les faisceaux 106d, 110d, 114d et 118d dans la figure 1) dans une plage de fréquences RF spécifiée, à des terminaux de service ST. Selon certains modes de réalisation, la plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le satellite est configuré de manière à produire et transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF est une partie de liaison descendante de la bande Ka. La partie de liaison descendante de la bande Ka peut être comprise entre 17,7 GHz et 20,2 GHz, et présenter par conséquent une largeur de bande de 2,5 GHz. Alternativement, la partie de liaison descendante de la bande Ka peut être comprise entre 17,3 GHz et 20,2 GHz, et présenter par conséquent une largeur de bande de 2,9 GHz. Mais ce ne sont que quelques exemples qui ne sont pas destinés à être exhaustifs.
En référence à la figure 7, l’étape 702 consiste à recevoir un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique (par exemple, le faisceau 102u) en provenance d’un sous-système au sol (par exemple, l’équipement de liaison aller de passerelle 200 dans la figure 2A). L’étape 702 peut être mise en œuvre par le dispositif optique récepteur 302 décrit ci-dessus en référence à la figure 3.
L’étape 704 consiste à produire, en fonction du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique reçu, une pluralité (par exemple, deux cent cinquante) de signaux optiques individuels qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente. L’étape 704 peut être mise en œuvre par le démultiplexeur DEMUX WDM 306 décrit cidessus en référence à la figure 3.
L’étape 706 consiste à convertir chacun des signaux optiques individuels en un signal de données électrique respectif présentant une fréquence RF dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF. L’étape 706 peut être mise en œuvre par les photodétecteurs PD 308 examinés ci-dessus en référence à la figure 3.
L’étape 708 consiste à produire, en fonction des signaux de données électriques, la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF dans la plage de fréquences RF spécifiée. L’étape 708 peut être mise en œuvre, par exemple, par les filtres 310, les amplificateurs LNA 312, les séparateurs 314, les amplificateurs HPA 318, les filtres HF 320, les jonctions OMJ 324 et les cornets d’alimentation 326 examinés ci-dessus en référence à la figure 3.
- 52L’étape 710 consiste à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF dans la plage de fréquences RF spécifiée. L’étape 710 peut être mise en œuvre par les cornets d’alimentation 326 examinés ci-dessus en référence à la figure 3, et plus généralement, les systèmes d’antenne.
Avantageusement, étant donné que les fréquences RF des signaux de données électriques qui résultent de l’étape de conversion 706 sont dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, il y a une élimination de toute nécessité de mise en œuvre, par le sous-système spatial, (par exemple, l’équipement de liaison aller de segment spatial 300 dans la figure 3), de toute conversion de fréquence dans le cadre de la production de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique. En d’autres termes, avantageusement, l’équipement de liaison aller de segment spatial 300 dans la figure 3 ne nécessite pas de convertisseurs abaisseurs de fréquence, ni de tout autre type d’équipement de conversion de fréquence. Des détails supplémentaires des procédés décrits en référence à la figure 7 peuvent être appréciés à la lumière de la description ci-dessus des figures 1 à 5.
Procédés de production et transmission de faisceaux de liaison descendante de ligne d’alimentation optique
La figure 8 est un organigramme de haut niveau qui est utilisé pour résumer des procédés destinés à permettre à un sous-système spatial d’un satellite de produire et transmettre un faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique (par exemple, le faisceau 102d) au sein d’une plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, selon certains modes de réalisation de la présente technologie. Plus précisément, certains procédés décrits en référence à la figure 8 permettent à un sous-système spatial d’un satellite (par exemple, le satellite 100) de produire et transmettre un faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique en fonction de faisceaux de liaison montante de service RF reçus en provenance de terminaux de service dans une plage de fréquences RF spécifiée. La plage de longueurs d’onde optiques spécifiée peut être située dans les longueurs d’onde optiques de la bande C et/ou de la bande L, mais sans s’y limiter. En outre, tel qu’expliqué ci-dessus, la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée peut être une plage de longueurs d’onde optiques contigüe dans un spectre IR ou une plage de longueurs d’onde optiques non
-53contigüe dans le spectre IR. Tel que remarqué ci-dessus, des longueurs d’onde optiques visibles et/ou d’autres longueurs d’onde peuvent alternativement être utilisées.
En référence à la figure 8, l’étape 802 consiste à émettre une pluralité de signaux optiques (par exemple, soixante-trois signaux optiques) présentant chacun une longueur d’onde maximale différente qui est située dans une plage de longueurs d’onde optiques spécifiée. L’étape 802 peut être mise en œuvre par les lasers 432 examinés ci-dessus en référence à la figure 4D.
L’étape 804 consiste à moduler électro-optiquement chacun des signaux optiques avec un signal d’une pluralité de signaux de porteuse RF à données modulées différents, dont chacun a été modulé pour transporter des données de liaison retour pour au moins un faisceau d’une pluralité de faisceaux de liaison montante de service RF, en vue de produire par conséquent une pluralité de signaux de données optiques, dont chacun transporte des données de liaison retour pour au moins un faisceau de la pluralité de faisceaux de liaison montante de service RF et présente une fréquence RF dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le satellite est configuré de manière à recevoir des faisceaux de liaison montante de service RF en provenance de terminaux de service. L’étape 804 peut être mise en œuvre par les modulateurs EOM 434 examinés ci-dessus en référence à la figure 4D.
L’étape 806 consiste à multiplexer la pluralité de signaux de données optiques en vue de produire par conséquent un signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde qui inclut des données de liaison retour correspondant aux faisceaux de liaison montante de service RF. L’étape 806 peut être mise en œuvre par le multiplexeur WDM 436 examiné cidessus en référence à la figure 4D.
L’étape 808 consiste à produire un faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique, en fonction du signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde, et l’étape 810 consiste à transmettre le faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique, à travers l’espace libre, du satellite à une passerelle au sol. Les étapes 808 et 810 peuvent être mises en œuvre par le dispositif optique émetteur 440 examiné ci-dessus en référence à la figure 4D.
Selon certains modes de réalisation, lorsque les fréquences RF des signaux de données optiques produits au cours de la modulation électro-optique sont situées dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le satellite est configuré de manière à recevoir des faisceaux de liaison montante de service RF en provenance de
-54terminaux de service, il existe une suppression de toute nécessité de mise en œuvre, par le satellite, de quelconques conversions de fréquences lors de la production du faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique en fonction des faisceaux de liaison montante de service RF. En d’autres termes, dans de tels modes de réalisation, l’équipement de liaison retour de segment spatial ne nécessite avantageusement pas de convertisseurs abaisseurs de fréquence, ni de tout autre type d’équipement de conversion de fréquence. Les équipements de liaison retour de segment spatial 400C (dans la figure 4C) et 400D (dans la figure 4D), par exemple, peuvent être utilisés pour produire un faisceau de liaison descendante de ligne d’alimentation optique sans nécessiter du satellite qu’il mette en œuvre des quelconques conversions de fréquence. Selon certains modes de réalisation, la plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le satellite est configuré de manière à recevoir des faisceaux de liaison montante de service RF en provenance de terminaux de service correspond à une partie de liaison montante de la bande Ka. La partie de liaison montante de la bande Ka peut être comprise entre 29,5 et 30 GHz, et présenter par conséquent une largeur de bande de 0,5 GHz. Mais ce n’est qu’un exemple qui n’est pas destiné à être exhaustif.
Un procédé peut également inclure l’étape consistant à recevoir une pluralité de faisceaux de liaison montante de service RF, et à produire la pluralité de signaux de porteuse RF à données modulées, lesquels signaux ont été modulés en vue de transporter les données de liaison retour correspondant aux faisceaux de liaison montante de service RF reçus en provenance des terminaux de service. Des détails supplémentaires sur les procédés décrits en référence à la figure 8 peuvent être appréciés à la lumière de la description ci-dessus des figures 1 à 5.
Équipement de liaison intersateilite aller de segment spatial
La figure 9A sera à présent utilisée pour décrire une partie de l’équipement de liaison intersatellite (ISL) aller de segment spatial 900A, selon un mode de réalisation de la présente technologie. Un tel équipement de liaison ISL aller de segment spatial 900A, qui peut également être désigné comme un sous-système de liaison ISL aller de satellite 900A, ou, plus généralement, comme un sous-système de communication optique, peut être configuré de manière à recevoir un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique qui est transmis du sous-système de passerelle optique au sol 200A ou 200D (figure 2A ou 2D) vers le satellite (par exemple, le satellite 100) qui transporte l’équipement de liaison ISL aller de segment spatial 900. Alternativement, ou en outre, l’équipement de liaison ISL aller de
-55segment spatial 900A peut être configuré de manière à recevoir un faisceau de liaison ISL optique qui est transmis à partir d’un autre satellite (par exemple, le satellite 150). L’équipement de liaison ISL aller de segment spatial 900A peut également être configuré de manière à faire office de répéteur optique pour retransmettre un faisceau optique (ou une partie de celui-ci) qu’il reçoit (en provenance du sous-système de passerelle optique au sol 200A ou 200D ou d’un autre satellite) à un satellite supplémentaire (par exemple, 160), sous la forme d’un faisceau de liaison ISL optique. Tant l’équipement de liaison aller de segment spatial 300, décrit ci-dessus en référence à la figure 3, que l’équipement de liaison ISL aller de segment spatial 900A, qui sera décrit ci-dessous en référence à la figure 9A, peuvent être inclus sur un même satellite (par exemple, le satellite 100). Ceci peut permettre au satellite (par exemple, le satellite 100) d’envoyer des données qu’il reçoit (par exemple, de la passerelle 105) à des terminaux de service ST qui se situent dans une région (par exemple, la région 108) qui est éclairée par un faisceau de liaison descendante de service (par exemple, 106d) du satellite, et d’envoyer d’autres données qu’il reçoit (de la même passerelle 105) à un autre satellite (par exemple, le satellite 150), de sorte que l’autre satellite peut envoyer les autres données à d’autres terminaux de service ST qui se situent dans une autre région qui est éclairée par un faisceau de liaison descendante de service de l’autre satellite. Dans un tel mode de réalisation, l’équipement de liaison ISL aller de segment spatial 900A peut partager certains éléments avec l’équipement de liaison aller de segment spatial 300, tel qu’il ressortira de la description de la figure 9A. Les éléments qui sont partagés ont les mêmes numéros de référence que dans la figure 3.
En référence à la figure 9A, l’équipement de liaison ISL aller de segment spatial 900A est illustré comme incluant un dispositif optique récepteur 302, un amplificateur optique (OA) 304, un démultiplexeur (DEMUX) de multiplexage par répartition en longueur d’onde (WDM) 306, deux cent cinquante séparateurs de faisceaux (BS) 932 1 à 932_250, un multiplexeur (MUX) de multiplexage par répartition en longueur d’onde (WDM) 936, un amplificateur optique (OA) 938 et un dispositif optique émetteur 940.
Le dispositif optique récepteur 302 (qui peut inclure des éléments optiques comme des miroirs, des réflecteurs, des filtres et/ou des éléments similaires) peut recevoir un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique (par exemple, le faisceau 102u) qui est transmis, à travers l’espace libre, vers le satellite, par le sous-système de liaison aller de passerelle optique au sol 200A ou 200D, et il fournit le faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique reçu (par exemple, par l’intermédiaire d’une fibre optique) à
-56l’amplificateur OA 304. Un cardan et/ou un élément similaire peuvent être utilisés pour commander la direction du dispositif optique récepteur 302. Lorsque le faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique atteint le satellite, la puissance du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique est considérablement atténuée par rapport au moment où il a été transmis par le sous-système de passerelle optique au sol (par exemple, 200A ou 200D). En conséquence, l’amplificateur OA 304 est utilisé pour amplifier le faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique reçu avant qu’il ne soit fourni au démultiplexeur DEMUX WDM 306. L’amplificateur OA 304 peut être, par exemple, un amplificateur à fibre optique dopé à l’erbium (EDFA), mais sans s’y limiter. La sortie de l’amplificateur OA 304 peut être désignée comme un signal de liaison montante de ligne d’alimentation optique reçu amplifié optiquement.
Le même dispositif optique récepteur 302, ou une autre instance du dispositif optique récepteur, peut recevoir un faisceau de liaison ISL optique qui est transmis par un autre satellite (par exemple, le satellite 150), à travers l’espace libre, vers le satellite (par exemple, le satellite 100), et il fournit le faisceau de liaison ISL optique reçu (par exemple, par l’intermédiaire d’une fibre optique) à l’amplificateur OA 304, ou à une autre instance de l’amplificateur OA. Lorsqu’un faisceau de liaison ISL optique en provenance d’un autre satellite atteint le satellite, la puissance du faisceau de liaison ISL optique est considérablement atténuée par rapport au moment où il a été transmis par l’autre satellite. En conséquence, l’amplificateur OA 304 peut être utilisé pour amplifier le faisceau de liaison ISL optique reçu, avant qu’il ne soit fourni au démultiplexeur DEMUX WDM 306. Dans ce cas, la sortie de l’amplificateur OA 304 peut être désignée comme un signal de liaison ISL optique reçu amplifié optiquement.
Le démultiplexeur DEMUX WDM 306 démultiplexe (c’est-à-dire, sépare) le faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique reçu (ou le faisceau de liaison ISL optique reçu), après qu’il a été amplifié optiquement, en deux cent cinquante signaux de données optiques individuels, dont chacun présente une longueur d’onde optique maximale différente, et dont chacun est fourni à un séparateur de faisceau individuel (BS) 932. Chaque séparateur BS 932 divise le signal de données optique qu’il reçoit en deux signaux de données optiques, qui incluent les mêmes données, mais qui peuvent présenter une puissance différente, selon la manière dont le séparateur BS est mis en œuvre. Sauf indication contraire, il sera supposé que chaque séparateur BS 932 sépare le signal de données optique qu’il reçoit du multiplexeur MUX WDM 306 en deux signaux de données optiques présentant le même
- 57contenu et la même puissance (c’est-à-dire, deux signaux de données optiques sensiblement identiques). Les deux signaux de données optiques qui sont délivrés en sortie par chaque séparateur BS 932 peuvent être fournis à une paire facultative de filtres optiques (FTR) 934. Par exemple, l’un des signaux optiques délivrés en sortie par le séparateur BS 932_1 peut être fourni à un filtre 934_1 a, et l’autre signal optique délivré en sortie par le séparateur BS 932_1 peut être fourni au filtre 934_1b. Les deux filtres qui filtrent les deux signaux de données optiques délivrés en sortie par le même séparateur BS 932 peuvent filtrer les deux signaux de données optiques de la même manière, ou de différentes manières, en fonction de la mise en œuvre. Il est également possible qu’un ou les deux signaux de données optiques qui sont délivrés en sortie par un séparateur BS 932 ne soit/soient pas filtré(s) avant d’être transmis sur l’élément successif dans son trajet de signal optique. Par exemple, il est possible que l’un des signaux de données optiques délivrés en sortie par le séparateur BS 932_1 soit fourni directement au multiplexeur MUX WDM 936, et/ou que l’autre des signaux de données optiques délivrés en sortie par le séparateur BS 932 1 soit fourni directement au photodétecteur PD308_1. Il est également possible que des éléments supplémentaires, qui ne sont pas spécifiquement illustrés, puissent être inclus dans les trajets de signaux optiques.
Les deux cent cinquante signaux de données optiques qui sont fournis, par les deux cent cinquante séparateurs de faisceaux 932_1 à 932_250, au multiplexeur MUX WDM 936 (lesquels signaux, tel que remarqué ci-dessus, peuvent ou peuvent ne pas être tout d’abord filtrés par un filtre respectif des filtres 934), sont multiplexés (c’est-à-dire, combinés) par le multiplexeur MUX WDM 936, sur une fibre optique unique, où chacun des deux cent cinquante signaux de données optiques est transporté simultanément sur sa propre longueur d’onde optique individuelle dans une plage de longueurs d’onde contigüe spécifiée (par exemple, de 1510 nm à 1560 nm) ou une plage de longueurs d’onde non contigüe spécifiée (par exemple de 1510 nm à 1534,8 nm et de 1540,2 nm à 1564,8 nm). Toutefois, des plages de longueurs d’onde étroites ou plus larges, dans le spectre infrarouge ou d’autres parties du spectre optique, peuvent alternativement être utilisées. Par exemple, il serait également possible d’utiliser une plage de longueurs d’onde contigüe ou non contigüe dans le spectre visible de 400 nm à 700 nm.
L’amplificateur OA 938 amplifie le signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde de sorte que le signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde présente suffisamment de puissance pour permettre la transmission de celui-ci, du satellite (par
-58exemple, le satellite 100), dans l’espace libre, à un autre satellite (par exemple, le satellite 150). L’amplificateur OA 938 peut être un amplificateur à fibre optique dopé à l’erbium (EDFA), mais sans s’y limiter. La sortie de l’amplificateur OA 938 peut être désignée comme un signal de liaison ISL optique multiplexé par répartition en longueur d’onde amplifié optiquement.
Le signal de liaison ISL optique multiplexé par répartition en longueur d’onde amplifié optiquement, qui est délivré en sortie par l’amplificateur OA 938, est fourni (par exemple, par l’intermédiaire d’une fibre optique) au dispositif optique émetteur 940. Le dispositif optique émetteur 940, qui peut également être désigné comme un télescope, peut inclure des éléments optiques comme des lentilles, des miroirs, des réflecteurs, des filtres et/ou des éléments similaires. Le dispositif optique émetteur 940 délivre en sortie un faisceau de liaison ISL optique collimaté qui est orienté vers un autre satellite. Un cardan et/ou un élément similaire peuvent être utilisés pour commander la direction du dispositif optique émetteur 940. Selon un mode de réalisation, le faisceau de liaison ISL optique collimaté présente une ouverture d’environ 40 cm et une divergence de demi-faisceau d’environ 0,0000012 radian, dans lequel le terme «environ» tel qu’utilisé ici signifie +/-10 % d’une valeur spécifiée. L’utilisation d’autres ouvertures et d’autres valeurs de divergence de demi-faisceau est également dans la portée des modes de réalisation décrits ci-après. Le faisceau de liaison ISL optique collimaté, qui est délivré en sortie par le dispositif optique émetteur 940, est transmis dans l’espace libre au dispositif optique récepteur d’un autre satellite.
À nouveau en référence à la figure 9A, les deux cent cinquante séparateurs de faisceaux 932 1 à 932 250, fournissent également deux cent cinquante signaux de données optiques à deux cent cinquante photodétecteurs (PD) 308_1 à 308_250 qui font partie de l’équipement de liaison aller de segment spatial 300. Ces deux cent cinquante signaux de données optiques peuvent être filtrés par les filtres optiques facultatifs 934_1b à 934_250b avant d’être fournis aux photodétecteurs PD 308_1 à 308_250. De manière similaire, tel que cela a été abordé ci-dessus en référence à la figure 3, chaque photodétecteur PD 308 convertit le signal optique qu’il reçoit en un signal électrique RF respectif. Le signal électrique RF produit par chaque photodétecteur PD 308 est fourni à un filtre respectif (FTR) 310 (par exemple, un filtre passe-bande) en vue de supprimer des composantes de fréquence indésirables, et/ou d’améliorer des composantes de fréquence souhaitées. Par exemple, chaque filtre 310 peut laisser passer des fréquences dans la plage de 17,7 à 20,2 GHz, ou dans la piage de 17,3 à 20,2 GHz, mais sans s’y limiter. Le signal électrique RF filtré, qui est
-59délivré en sortie par chaque filtre 310, est fourni à un amplificateur à faible bruit respectif (LNA) 312. Chaque amplificateur LNA 312 amplifie le signal RF à puissance relativement faible, qu’il reçoit d’un filtre respectif 310, sans dégrader significativement le rapport «signal sur bruit» des signaux. Le signal RF amplifié qui est délivré en sortie par chaque amplificateur LNA 312 est fourni à un séparateur respectif 314.
Chaque séparateur 314 sépare le signal RF amplifié qu’il reçoit en deux copies, dont chacune présente la moitié de la puissance du signal RF amplifié qui est fourni à l’entrée du séparateur 314. Chaque séparateur 314 peut être mis en œuvre par un élément hybride, mais sans s’y limiter. Selon certains modes de réalisation de la présente technologie, l’un des signaux RF qui est délivré en sortie par un séparateur 314 est utilisé pour produire un faisceau de service, et l’autre signal RF qui est délivré en sortie par le même séparateur 314 est utilisé pour produire un autre faisceau de service. Chacune des copies du signal RF qui est délivré en sortie par le séparateur 314 est fournie à un filtre respectif 316. Par exemple, le séparateur 314_1 fournit une copie du signal RF qu’il reçoit au filtre 316_1, et fournit une autre copie du signal RF qu’il reçoit au filtre 316_2. Selon certains modes de réalisation, la paire de filtres 316 qui reçoit des signaux RF en provenance du séparateur 314 présente des bandes passantes qui diffèrent les unes des autres. Par exemple, le filtre 316_1 peut présenter une bande passante allant de 17,7 à 18,95 GHz et le filtre 316_2 peut présenter une bande passante allant de 18,95 à 20,2 GHz. Autre exemple, le filtre 316_1 peut présenter une bande passante allant de 17,3 à 18,75 GHz et le filtre 316_2 peut présenter une bande passante allant de 18,75 à 20,2 GHz. Cela permet à chaque séparateur 314 et à chaque paire de filtres 316, laquelle est alimentée par le séparateur 314, de séparer un signal reçu par le séparateur en deux signaux RF individuels correspondant à deux faisceaux d’utilisateur distincts. L’utilisation d’autres bandes passantes est possible et dans la portée des modes de réalisation de la présente technologie.
Chaque amplificateur HPA 318 amplifie le signal RF qu’il reçoit, de sorte que le signal RF présente une puissance suffisante pour permettre sa transmission du satellite 100 dans l’espace à un terminal ST, lequel peut être au sol. Chaque amplificateur HPA 318 peut être, par exemple, un amplificateur haute puissance à tube à ondes progressives, mais sans s’y limiter. Le signal qui est délivré en sortie par chacun des amplificateurs HPA 318 peut être désigné comme un signal RF amplifié. Chaque filtre HF 320 est utilisé pour réduire, et de préférence supprimer, toute distorsion dans le signal RF amplifié, qui a été causée par un amplificateur HPA 318 respectif. Chaque filtre HF 320 peut être, par exemple, un filtre en
-60forme de guide d’onde à cavité, mais sans s’y limiter. Chaque coupleur de test, TC, 322 peut être utilisé à des fins de surveillance de puissance, de test de charge utile et/ou de mise en œuvre d’étalonnages, sur la base de signaux passant à travers celui-ci. Chaque jonction OMJ 324 ajoute soit une polarisation circulaire droite (RHCP), soit une polarisation circulaire gauche (LHCP) au signal RF qui transite par la jonction OMJ. Cela permet une affectation de bande de fréquence à réutilisation de couleurs, dans laquelle chaque couleur représente une combinaison unique d’une bande de fréquence et d’une polarisation d’antenne. De cette manière, une paire de faisceaux de ligne d’alimentation qui éclaire des régions adjacentes peut utiliser une même bande de fréquence RF, dans la mesure où ces faisceaux présentent des polarisations orthogonales. Chaque cornet d’alimentation 326 convertit le signal RF qu’il reçoit, en provenance d’une jonction OMJ 324 respective, en des ondes radio, et applique celles-ci au reste du système d’antenne (non illustré) pour focaliser le signal dans un faisceau de liaison descendante de service. Un cornet d’alimentation 326 et le reste d’une antenne peuvent être désignés collectivement comme l’antenne. En d’autres termes, une antenne, tel que le terme est utilisé ici, peut inclure un cornet d’alimentation. Les cornets d’alimentation, ou une partie des cornets d’alimentation 326, peuvent partager un réflecteur commun. De tels réflecteurs ne sont pas illustrés pas dans les figures afin de simplifier les figures.
La figure 9B montre une partie de l’équipement de liaison intersatellite (ISL) aller de segment spatial 900B, selon un mode de réalisation alternatif de la présente technologie. Un tel équipement de liaison ISL aller de segment spatial 900B, qui peut également être désigné comme un sous-système de liaison ISL aller de satellite 900B, ou, plus généralement, comme un sous-système de communication optique, peut être configuré de manière à recevoir un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique qui est transmis du sous-système de passerelle optique au sol 200A ou 200D (figure 2A ou 2D) vers le satellite (par exemple, le satellite 100) qui transporte l’équipement de liaison ISL aller de segment spatial 900. Alternativement, ou en outre, l’équipement de liaison ISL aller de segment spatial 900B peut être configuré de manière à recevoir un faisceau de liaison ISL optique qui est transmis à partir d’un autre satellite (par exemple, le satellite 150). L’équipement de liaison ISL aller de segment spatial 900B peut également être configuré de manière à faire office de répéteur optique pour retransmettre un faisceau optique (ou une partie de celui-ci) qu’il reçoit (en provenance du sous-système de passerelle optique au sol 200A ou 200D ou d’un autre satellite) à un satellite supplémentaire (par exemple, 160), sous la forme d’un faisceau de liaison ISL optique. Tant l’équipement de liaison aller de segment spatial 300,
-61 décrit ci-dessus en référence à la figure 3, que l’équipement de liaison ISL aller de segment spatial 900B, qui sera décrit ci-dessous en référence à la figure 9B, peuvent être inclus sur un même satellite (par exemple, le satellite 100). Ceci peut permettre au satellite (par exemple, le satellite 100) d’envoyer des données qu’il reçoit (par exemple, de la passerelle 105) à des terminaux de service ST qui se situent dans une région (par exemple, la région 108) qui est éclairée par un faisceau de liaison descendante de service (par exemple, 106d) du satellite, et d’envoyer d’autres données qu’il reçoit (de la même passerelle 105) à un autre satellite (par exemple, le satellite 150), de sorte que l’autre satellite peut envoyer les autres données à d’autres terminaux de service ST qui se situent dans une autre région qui est éclairée par un faisceau de liaison descendante de service de l’autre satellite. Dans un tel mode de réalisation, l’équipement de liaison ISL aller de segment spatial 900B peut partager certains éléments avec l’équipement de liaison aller de segment spatial 300, tel qu’il ressortira de la description de la figure 9B. Les éléments qui sont partagés ont les mêmes numéros de référence que dans la figure 3. Les éléments qui sont identiques dans la figure 9B et dans la figure 9A comportent les mêmes numéros de référence et ne nécessitent pas d’être décrits à nouveau.
Dans le mode de réalisation de la figure 9A, des séparateurs de faisceau 932 ont été utilisés pour séparer les deux cent cinquante signaux de données optiques individuels qui sont délivrés en sortie par le démultiplexeur de multiplexage WDM 306 (où chacun des signaux de données optiques présente une longueur d’onde optique maximale différente), en deux signaux de données optiques, qui incluent les mêmes données (et partagent la même longueur d’onde optique maximale). De cette façon, les mêmes données peuvent être incluses dans des faisceaux de service de liaison descendante RF (produits par l’équipement de liaison aller de segment spatial 300 du satellite), ainsi qu’être incluses dans un faisceau de liaison ISL optique (produit par l’équipement de liaison ISL de segment spatial d’optique à optique 900A) et transmises à un autre satellite (qui peut utiliser le faisceau de liaison ISL optique pour produire ses propres faisceaux de service de liaison descendante RF). Dans le mode de réalisation de la figure 9B, les séparateurs de faisceau 932 ne sont pas inclus. Plutôt, un premier sous-ensemble des deux cent cinquante signaux de données optiques individuels qui sont délivrés en sortie par le démultiplexeur de multiplexage WDM 306 est utilisé pour produire un faisceau de liaison ISL optique qui est transmis à un autre satellite (qui peut utiliser le faisceau de liaison ISL optique pour produire ses propres faisceaux de service de liaison descendante RF), et un deuxième sous-ensemble des deux cent cinquante
-62signaux de données optiques individuels qui sont délivrés en sortie par le démultiplexeur de multiplexage WDM 306 est utilisé par le satellite pour produire ses propres faisceaux de service de liaison descendante RF. Dans la figure 9B, le premier sous-ensemble inclut cent vingt-cinq signaux de données optiques qui sont délivrés en sortie par le démultiplexeur de multiplexage WDM 306, et le deuxième sous-ensemble inclut les autres cent vingt-cinq signaux de données optiques qui sont délivrés en sortie par le démultiplexeur de multiplexage WDM 306. Il est également possible que les deux cent cinquante signaux de données optiques individuels qui sont délivrés en sortie par le démultiplexeur de multiplexage WDM 306 ne soient pas divisés uniformément parmi les premier et deuxième sousensembles. En d’autres termes, l’un des premier et deuxième sous-ensembles peut inclure un plus grand nombre de signaux de données optiques que l’autre. Il est également possible que le multiplexeur MUX WDM 936 puisse être éliminé (ou du moins supprimé du trajet optique) si un seul des signaux de données optiques qui sont délivrés en sortie par le démultiplexeur de multiplexage WDM 306 doit être inclus dans un faisceau de liaison ISL optique qui doit être transmis à un autre satellite. En d’autres termes, il est possible qu’un signal optique qui est délivré en sortie par le démultiplexeur de multiplexage WDM 306 soit filtré et amplifié (mais pas multiplexé) avant d’être fourni au dispositif optique émetteur 940, et par conséquent inclus dans une liaison ISL optique qui est transmise à un autre satellite.
Dans les modes de réalisation des figures 9A et 9B, chaque faisceau de liaison ISL optique correspond à un signal optique analogique sur l’espace libre, ce qui conduit à une architecture élégante pour un répéteur satellite, moyen quoi toute conversion de fréquence par abaissement dans la liaison aller est éliminée. Un avantage de cette approche, en particulier en ce qui concerne les satellites HTS, est qu’elle élimine la nécessité de convertisseurs analogique à numérique (ADC) à très haut débit et de convertisseurs numérique à analogique (DAC) à très haut débit sur les satellites. En outre, cette approche permet l’agrégation de multiples liaisons utilisateurs, mais ne nécessite pas de matériel supplémentaire associé à un démodulateur et un remodulateur embarqués, et réduit par conséquent la masse, la puissance et le coût du satellite, ce qui peut permettre de faire la différence entre être en mesure de lancer ou ne pas être en mesure de lancer le satellite.
Plus généralement, selon des modes de réalisation spécifiques, les signaux de communication de liaison ISL et de liaison montante sont modulés à des fréquences RF (aller) de transmission, qui servent en fin de compte à transmettre des faisceaux de liaison descendante de service à des terminaux de service ST, et par conséquent, aucune
-63conversion de fréquence dans la liaison aller n’est nécessaire sur le satellite, ce qui simplifie encore la conception de charge utile. En revanche, les architectures d’astronef de communication optique en espace libre précédemment envisagées proposaient la démodulation du signal optique, suivie d’un acheminement vers les chemins d’accès de liaison d’utilisateur et d’une remodulation du signal sur les fréquences RF de liaison d’utilisateur (également appelée liaison de service. La figure 9C montre qu’un ou plusieurs des signaux optiques qui sont délivrés en sortie par le démultiplexeur DEMUX WDM 306 sur un satellite peuvent être fournis à et consommés par l’équipement qui est situé sur le satellite, lequel équipement est génériquement représenté par le bloc 950. Parmi les exemples d’un tel équipement, citons un système de gestion des données et commandes (C&DH), une charge utile de communication RF, et une ou plusieurs charges utiles numériques. Si l’équipement 950 est conçu pour accepter des signaux optiques, un ou plusieurs signaux optiques délivrés en sortie par le démultiplexeur DEMUX WDM 306 peuvent être fournis directement à l’équipement 950. Alternativement, des signaux optiques peuvent être convertis en signaux électriques à l’aide des photodétecteurs PD 308. Les signaux optiques peuvent être filtrés avant d’être fournis aux photodétecteurs PD 308, et les signaux électriques peuvent être filtrés et/ou amplifiés en aval des photodétecteurs PD 308, tel qu’illustré dans la figure 9C. Des types exemplaires de charges utiles numériques incluent les charges utiles météorologiques et/ou d’imagerie, mais sans s’y limiter. Un système de gestion de données et de commandes, lequel peut également être désigné comme un équipement de gestion de données et de commandes, peut être utilisé pour exécuter des commandes qui sont envoyées d’une passerelle au sol au satellite. De telles commandes peuvent être utilisées pour commander le système de propulsion du satellite, diriger des antennes sur le satellite, orienter un dispositif optique émetteur et/ou récepteur sur le satellite, mais sans toutefois s’y limiter. Lorsque le satellite inclut une charge utile d’imagerie, les commandes qui sont envoyées, d’une passerelle au sol vers le satellite, peuvent ordonner à l’équipement d’imagerie d’obtenir des images, de diriger l’équipement d’imagerie, des télécharger des données d’images, et/ou de réaliser des actions similaires.
Dans le mode de réalisation illustré dans la figure 9C, les signaux optiques délivrés en sortie par le démultiplexeur DEMUX WDM 306 sont illustrés comme étant fournis à des trajets de signaux prédéterminés spécifiques. Par exemple, certains signaux optiques sont illustrés comme étant fournis au multiplexeur MUX WDM 936 et comme étant inclus dans un faisceau de liaison ISL optique, d’autres signaux optiques sont illustrés comme étant
-64convertis en des signaux électriques qui sont utilisés pour produire des faisceaux de liaison descendante de service qui sont transmis à des terminaux de service ST, et d’autres signaux optiques sont illustrés comme étant convertis en des signaux électriques qui sont fournis au bloc 950, lequel peut inclure, par exemple, un système de gestion de données et de commandes, une charge utile de communication RF, ou une ou plusieurs charges utiles numériques. Dans des modes de réalisation alternatifs, tel que celui illustré dans la figure 9D, la flexibilité est augmentée en incluant un répartiteur optique 960 en aval du démultiplexeur DEMUX WDM 306. Le répartiteur optique 960 peut être utilisé pour commuter sélectivement les signaux optiques délivrés en sortie par le démultiplexeur DEMUX WDM 306 parmi les trajets de signaux divers, le cas échéant, par exemple, conformément à des commandes fournies par la passerelle au sol. Dans la figure 9D, le répartiteur optique 960 est illustré comme étant situé en aval de certains des filtres 934, mais il peut alternativement être situé en amont de certains des filtres, par exemple, entre le démultiplexeur DEMUX WDM 306 et les filtres 934. Alternativement, ou en outre, un répartiteur numérique peut être situé en aval des photodétecteurs PD 308 et être utilisé pour commuter sélectivement des signaux électriques (produits par les photodétecteurs PD 308 sur la base des signaux optiques délivrés en sortie par le démultiplexeur DEMUX WDM 306) parmi les divers trajets de signaux, le cas échéant, par exemple, conformément à des commandes fournies par ia passerelle au sol. Selon un mode de réalisation, tous les signaux optiques délivrés en sortie par le démultiplexeur DEMUX WDM 306 (avant d’être filtrés ou après avoir été filtrés par un filtre 934 respectif) sont fournis au répartiteur optique 960. Par ailleurs, moins que la totalité (par exemple, un sous-ensemble uniquement) des signaux optiques délivrés en sortie par le démultiplexeur DEMUX WDM 306 (avant d’être filtrés ou après avoir été filtrés par un filtre 934 respectif) sont fournis au répartiteur optique 960. D’autres variantes sont possibles et dans la portée des modes de réalisation décrits dans le présent document. Diverses modifications peuvent être apportées au sous-système décrit dans le présent document, tout en restant dans la portée des modes de réalisation de la présente technologie. Par exemple, certains des séparateurs, ou tous les séparateurs 314, illustrés dans les figures 9A, 9B, 9C et 9D, peuvent être éliminés. En outre, ou alternativement, dans la figure 9A, certains des séparateurs ou tous les séparateurs de faisceaux 932 peuvent être éliminés. De telles modifications peuvent simplifier les sous-systèmes, mais elles peuvent également réduire la capacité et/ou la flexibilité des sous-systèmes. D’autres modifications peuvent alourdir la
-65complexité du sous-système et augmenter la capacité et/ou la flexibilité des sous-systèmes, par exemple, l’ajout de commutateurs supplémentaires.
Procédés de production de faisceaux de liaison ISL et de faisceaux de liaison descendante de service RF sur la base d’un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique
La figure 10A est un organigramme de haut niveau qui sert à résumer des procédés destinés à permettre à un sous-système spatial d’un satellite (par exemple, le satellite 100) de produire un faisceau de liaison intersatellite (ISL) optique (par exemple, le faisceau 152) et des faisceaux de liaison descendante de service RF (par exemple, les faisceaux 106d, 110d, 114d), sur la base d’un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique (par exemple, le faisceau 102u) reçu en provenance d’une passerelle optique (par exemple, la passerelle 105), selon un mode de réalisation de la présente technologie. Les étapes de la figure 10A peuvent être mises en œuvre, par exemple, en faisant appel aux composants illustrés dans la figure 9A examinée ci-dessus.
En référence à la figure 10A, l’étape 1002 consiste à recevoir un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique (par exemple, le faisceau 102u) en provenance d’un sous-système au sol (par exemple, l’équipement de liaison aller de passerelle 200A ou 200D dans la figure 2A ou 2D). L’étape 1002 peut être mise en œuvre par le dispositif optique récepteur 302 décrit ci-dessus en référence à la figure 9A.
L’étape 1004 consiste à produire, en fonction du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique reçu, N signaux optiques individuels, qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente, où N est un nombre entier supérieur à un (par exemple, N = 250). L’étape 1004 peut être mise en œuvre par le démultiplexeur de multiplexage WDM 306 décrit ci-dessus en référence à la figure 9A.
L’étape 1006 consiste à séparer chacun des N signaux optiques individuels (par exemple, 250 signaux optiques) en une paire respective de signaux optiques, et à produire par conséquent N paires individuelles (par exemple, 250 paires individuelles) de signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, où les signaux optiques d’une même paire présentent la même longueur d’onde maximale. L’étape 1006 peut être mise en œuvre par les séparateurs de faisceaux (BS) 932 décrits ci-dessus en référence à la figure 9A.
L’étape 1008 consiste à multiplexer N signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée,
-66où les N signaux optiques multiplexés incluent l’un des signaux optiques de chacune des N paires individuelles (par exemple, 250 paires individuelles) de signaux optiques, en vue de produire par conséquent un signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde qui inclut des données qui doivent être acheminées vers un autre satellite, de sorte que l’autre satellite peut transmettre, en fonction de cela, une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF. L’étape 1008 peut être mise en œuvre par le multiplexeur de multiplexage WDM 936 décrit ci-dessus en référence à la figure 9A. Tel qu’il ressort de la figure 9A, les N signaux optiques peuvent être filtrés (par exemple, en utilisant les filtres 934_1a à 934_250a), avant qu’ils soient multiplexés à l’étape 1008.
L’étape 1010 consiste à produire un faisceau de liaison intersatellite (ISL) optique en fonction du signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde, et l’étape 1012 consiste à transmettre le faisceau de liaison ISL optique, à travers l’espace libre, à l’autre satellite. Les étapes 1010 et 1012 peuvent être mises en œuvre par le dispositif optique émetteur 940 décrit ci-dessus en référence à la figure 9A. Tel qu’il ressort de la figure 9A, le signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde peut être amplifié (par exemple, par l’amplificateur optique 938), avant que le ou les dispositifs optiques émetteurs 940 ne soient utilisés pour mettre en œuvre les étapes 1010 et 1012. Selon certains modes de réalisation, les fréquences RF du signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde sont dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle l’autre satellite (par exemple, le satellite 150) est configuré de manière à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, ce qui élimine toute nécessité de mise en œuvre, par l’autre satellite (par exemple, le satellite 150), de quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production d’une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison ISL optique. Selon certains modes de réalisation, la plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle l’autre satellite (par exemple, le satellite 150) est configuré de manière à produire et transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF est une partie de liaison descendante de la bande Ka. La partie de liaison descendante de la bande Ka peut être comprise entre 17,7 GHz et
20,2 GHz, et par conséquent, présenter une largeur de bande de 2,5 GHz. Alternativement, la partie de liaison descendante de la bande Ka peut être comprise entre 17,3 GHz et
20,2 GHz, et par conséquent, présenter une largeur de bande de 2,9 GHz. Mais ce ne sont que quelques exemples qui ne sont pas destinés à être exhaustifs.
-67Toujours en référence à la figure 10A, l’étape 1009 consiste à convertir chacun des N signaux optiques, qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, en un signal de données électrique respectif présentant une fréquence RF dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF. Ces N signaux optiques convertis incluent l’autre des signaux optiques de chacune des N paires individuelles de signaux optiques produites par la séparation, à l’étape 1006. L’étape 1009, qui est similaire à l’étape 706 examinée ci-dessus en référence à la figure 7, peut être mise en œuvre par les photodétecteurs PD 308 examinés ci-dessus en référence à la figure 9A.
L’étape 1011 consiste à produire, en fonction des signaux de données électriques, la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF au sein de la plage de fréquences RF spécifiée. L’étape 1011, qui est similaire à l’étape 708 examinée ci-dessus en référence à la figure 7, peut être mise en œuvre, par exemple, par les filtres 310, les amplificateurs LNA 312, les séparateurs 314, les amplificateurs HPA318, les filtres HF 320, les jonctions OMJ 324, et les cornets d’alimentation 326 examinés ci-dessous en référence à la figure 9A.
L’étape 1013 consiste à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF au sein de la plage de fréquences RF spécifiée. L’étape 1013, qui est similaire à l’étape 710 examinée ci-dessus en référence à la figure 7, peut être mise en œuvre par les cornets d’alimentation 326 et le ou les réflecteurs examinés ci-dessus en référence à la figure 9A, et, plus généralement, par des systèmes d’antenne. Selon certains modes de réalisation, étant donné que les fréquences RF des signaux de données électriques résultant de la conversion (à l’étape 1009) sont dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF (à l’étape 1013), il existe une élimination de toute nécessité de mise en œuvre, par le sous-système spatial, (par exemple, le soussystème 300 et le sous-système 900A), de quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique. Selon certains modes de réalisation, la plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le satellite (par exemple, le satellite 100) est configuré de manière à produire et transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF est une partie de liaison descendante de la
-68bande Ka. La partie de liaison descendante de la bande Ka peut être comprise entre 17,7 GHz et 20,2 GHz, et, par conséquent, présenter une largeur de bande de 2,5 GHz. Alternativement, la partie de liaison descendante de la bande Ka peut être comprise entre
17,3 GHz et 20,2 GHz, et par conséquent, présenter une largeur de bande de 2,9 GHz. Mais ce ne sont que quelques exemples qui ne sont pas destinés à être exhaustifs.
Dans certains modes de réalisation, l’étape 1006 peut être éliminée, auquel cas les étapes 1009, 1011 et 1013 peuvent également être éliminées. En d’autres termes, tel que remarqué ci-dessus, il est possible d’éliminer tout ou partie des séparateurs de faisceaux 932 illustrés dans la figure 9A. Dans d’autres modes de réalisation, l’étape 1006 peut consister à séparer uniquement un sous-ensemble des signaux optiques produits à l’étape 1004. En d’autres termes, si seuls certains des séparateurs de faisceaux 932 sont éliminés, alors l’étape 1006 peut consister à séparer uniquement un sous-ensemble des N signaux optiques individuels en une paire respective de signaux optiques, et les étapes en aval illustrées dans la figure 10A pourraient être ajustées en conséquence. En outre, comme expliqué ci-dessus en référence aux figures 9C et 9D, un ou plusieurs des signaux optiques qui résultent de l’étape 1004 peuvent être convertis en des signaux électriques à l’aide d’un ou plusieurs photodétecteurs, et ce ou ces signaux électriques peuvent être fournis à, et consommés par, l’équipement situé sur le satellite, par exemple un système de gestion des données et commandes (C&DH), une charge utile de communication RF, et une ou plusieurs charges utiles numériques, mais sans s’y limiter. En outre, tel qu’expliqué ci-dessus en référence à la figure 9D, la commutation de signaux optiques peut être mise en œuvre, par exemple, en utilisant le répartiteur optique, en vue de commander quels signaux sont inclus dans un faisceau de liaison ISL optique, quels signaux sont convertis en faisceaux de liaison descendante de service RF, et/ou quels signaux sont convertis en des signaux électriques qui sont fournis à et consommés par (par exemple, utilisés pour commander le, ou encore utilisés par) l’équipement situé sur le satellite. La figure 10B est un organigramme de haut niveau qui sert à résumer des procédés destinés à permettre à un sous-système spatial d’un satellite (par exemple, le satellite 100) de produire un faisceau de liaison intersatellite (ISL) optique (par exemple, le faisceau 152) et des faisceaux de liaison descendante de service RF (par exemple, les faisceaux 106d, 110d, 114d), sur la base d’un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique (par exemple, le faisceau 102u) reçu en provenance d’une passerelle optique (par exemple, la passerelle 105), selon un autre mode de réalisation
-69de la présente technologie. Les étapes de la figure 10B peuvent être mises en œuvre, par exemple, en utilisant les composants illustrés dans la figure 9B examinée ci-dessus.
Les étapes 1002 et 1004 dans la figure 10B sont les mêmes que les étapes 1002 et 1004 dans la figure 10A, et par conséquent, il n’est pas nécessaire de répéter les détails de ces étapes. Une différence entre les procédés décrits en référence à la figure 10A et les procédés décrits en référence à la figure 10B est que la séparation des N signaux optiques mise en œuvre à l’étape 1006 de la figure 10A n’est pas mise en œuvre dans la figure 10B. Plutôt, dans le mode de réalisation de la figure 10B, un premier sous-ensemble des N signaux optiques (produits à l’étape 1004) est multiplexé à l’étape 1008', et un deuxième sous-ensemble des N signaux optiques (produits à l’étape 1004) est converti en signaux de données électriques à l’étape 1009'.
Plus précisément, l’étape 1008' consiste à multiplexer un premier sous-ensemble des N signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans une plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, en vue de produire par conséquent un signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde qui inclut des données qui doivent être acheminées vers un autre satellite, de sorte que l’autre satellite peut transmettre, en fonction de cela, une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF. L’étape 1008' peut être mise en œuvre par le multiplexeur de multiplexage WDM 936 décrit ci-dessus en référence à la figure 9B. Tel qu’il ressort de la figure 9B, le premier sous-ensemble de N signaux optiques peut être filtré (par exemple, en utilisant les filtres 934_1 à 934_125) avant que les signaux ne soient multiplexés à l’étape 1008'.
Les étapes 1010' et 1012' dans la figure 10B sont semblables aux étapes 1010 et 1012 décrites ci-dessus en référence à la figure 10A, si ce n’est que le faisceau de liaison ISL optique produit à l’étape 1010' (et transmis à l’étape 1012') est produit uniquement sur la base du premier sous-ensemble des N signaux optiques qui sont multiplexés à l’étape 1008'. Les étapes 1011' et 1013' dans la figure 10B sont semblables aux étapes 1010 et 1012 décrites ci-dessus en référence à la figure 10A, de sorte qu’il n’est pas nécessaire de décrire à nouveau les détails connexes. Des détails supplémentaires des étapes 1010', 1012', 1011’ et 1013' peuvent être appréciés à la lumière de la discussion ci-dessus portant sur la figure 10A. Plus généralement, des détails supplémentaires des procédés des figures 10A et 10B peuvent être appréciés à la lumière de la discussion ci-dessus concernant l’équipement de segment spatial décrit en référence aux figures 9A et 9B, ainsi que d’autres figures décrites ci-dessus.
-70En outre, tel qu’expliqué ci-dessus en référence aux figures 9C et 9D, un troisième sous-ensemble des signaux optiques résultant de l’étape 1004 peut être converti en des signaux électriques en utilisant un ou plusieurs photodétecteurs, et ce signal ou ces signaux électriques peuvent être fournis à et consommés par l’équipement qui est situé sur le satellite, par exemple un système de gestion des données et commandes (C&DH), une charge utile de communication RF, et une ou plusieurs charges utiles numériques, mais sans s’y limiter. En outre, tel qu’expliqué ci-dessus en référence à la figure 9D, une commutation de signaux optiques peut être mise en œuvre, par exemple, en utilisant le répartiteur optique, en vue de commander quels signaux sont inclus dans un faisceau de liaison ISL optique, quels signaux sont convertis en des faisceaux de liaison descendante de service RF, et/ou quels signaux sont convertis en des signaux électriques qui sont fournis à et consommés par (par exemple, utilisés pour commander, ou encore utilisés par) l’équipement situé sur le satellite. En d’autres termes, il est possible de modifier au fil du temps quels signaux optiques composent le premier sous-ensemble, le deuxième sous-ensemble et le troisième sousensemble, en faisant appel à une commutation optique.
Procédés de production de faisceaux de liaison ISL et de faisceaux de liaison descendante de service RF sur la base d’un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optigue
La figure 11A est un organigramme de haut niveau qui sert à résumer des procédés destinés à permettre à un sous-système spatial d’un satellite (par exemple, le satellite 100) de produire un faisceau de liaison intersatellite (ISL) optique (par exemple, le faisceau 162) et des faisceaux de liaison descendante de service RF (par exemple, les faisceaux 106d, 110d, 114d), sur la base d’un faisceau de liaison ISL optique (par exemple, le faisceau 152) reçu en provenance d’un autre satellite (par exemple, le satellite 150), selon un mode de réalisation de la présente technologie. Les étapes de la figure 11A peuvent être mises en œuvre, par exemple, en utilisant les composants illustrés dans la figure 9A examinée ci-dessus.
En référence à la figure 11 A, l’étape 1102 consiste à recevoir un faisceau de liaison ISL optique (par exemple, le faisceau 152) en provenance d’un autre satellite (par exemple, le satellite 150). L’étape 1102 peut être mise en œuvre par le dispositif optique récepteur 302 décrit ci-dessus en référence à la figure 9A.
L’étape 1104 consiste à produire, en fonction du faisceau de liaison ISL optique reçu, N signaux optiques individuels qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente, où N est un nombre entier supérieur à un (par exemple, N = 250). L’étape 1104
-71 peut être mise en œuvre par le démultiplexeur de multiplexage WDM 306 décrit ci-dessus en référence à la figure 9A.
L’étape 1106 consiste à séparer chacun des N signaux optiques individuels (par exemple, 250 signaux optiques) en une paire respective de signaux optiques, et à produire par conséquent N paires individuelles (par exemple, 250 paires individuelles) de signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, où les signaux optiques d’une même paire présentent la même longueur d’onde maximale. L’étape 1106 peut être mise en œuvre par les séparateurs de faisceaux (BS) 932 décrits ci-dessus en référence à la figure 9A.
L’étape 1108 consiste à multiplexer N signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, où les N signaux optiques multiplexés incluent l’un des signaux optiques de chacune des N paires individuelles (par exemple, 250 paires individuelles) de signaux optiques, en vue de produire par conséquent un signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde qui inclut des données qui doivent être acheminées vers un autre satellite, de sorte que l’autre satellite peut transmettre, en fonction de cela, une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF. L’étape 1108 peut être mise en œuvre par le multiplexeur de multiplexage WDM 936 décrit ci-dessus en référence à la figure 9A. Tel qu’il ressort de la figure 9A, les N signaux optiques peuvent être filtrés (par exemple, en faisant appel aux filtres 934_1a à 934_250a), avant qu’ils soient multiplexés à l’étape 1108.
L’étape 1110 consiste à produire un faisceau de liaison intersatellite (ISL) optique en fonction du signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde, et l’étape 1112 consiste à transmettre le faisceau de liaison ISL optique, à travers l’espace libre, à un satellite supplémentaire (par exemple, le satellite 160). Les étapes 1110 et 1112 peuvent être mises en œuvre par le dispositif optique émetteur 940 décrit ci-dessus en référence à la figure 9A. Tel qu’il ressort de la figure 9A, le signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde peut être amplifié (par exemple, par l’amplificateur optique 938) avant que le ou les dispositifs optiques émetteurs 940 ne soient utilisés pour mettre en œuvre les étapes 1110 et 1112. Selon certains modes de réalisation, les fréquences RF du signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde sont dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le satellite supplémentaire (par exemple, le satellite 160) est configuré de manière à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, ce qui élimine par conséquent toute nécessité de mise en œuvre, par le satellite
-72supplémentaire, (par exemple, le satellite 160), de quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production d’une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison ISL optique. Selon certains modes de réalisation, la plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le satellite supplémentaire (par exemple, le satellite 160) est configuré de manière à produire et transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF est une partie de liaison descendante de la bande Ka. La partie de liaison descendante de la bande Ka peut être comprise entre 17,7 GHz et 20,2 GHz, et par conséquent, présenter une largeur de bande de 2,5 GHz. Alternativement, la partie de liaison descendante de la bande Ka peut être comprise entre
17,3 GHz et 20,2 GHz, et par conséquent, présenter une largeur de bande de 2,9 GHz. Mais ce ne sont que quelques exemples qui ne sont pas destinés à être exhaustifs.
Toujours en référence à la figure 11A, l’étape 1109 consiste à convertir chacun des N signaux optiques, qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, en un signal de données électrique respectif présentant une fréquence RF dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF. Ces N signaux optiques convertis incluent l’autre des signaux optiques de chacune des N paires individuelles de signaux optiques produites par la séparation à l’étape 1106. L’étape 1109, qui est similaire à l’étape 706, examinée ci-dessus en référence à la figure 7, peut être mise en œuvre par les photodétecteurs PD 308 examinés ci-dessus en référence à la figure 9A.
L’étape 1111 consiste à produire, en fonction des signaux de données électriques, la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF au sein de la plage de fréquences RF spécifiée. L’étape 1111, qui est similaire à l’étape 708, examinée ci-dessus en référence à la figure 7, peut être mise en œuvre, par exemple, par les filtres 310, les amplificateurs LNA 312, les séparateurs 314, les amplificateurs HPA 318, les filtres HF 320, les jonctions OMJ 324, et les cornets d’alimentation 326 examinés ci-dessus en référence à la figure 9A.
L’étape 1113 consiste à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF au sein de la plage de fréquences RF spécifiée. L’étape 1113, qui est similaire à l’étape 710, examinée ci-dessus en référence à la figure 7, peut être mise en œuvre par les cornets d’alimentation 326 et le ou les réflecteurs examinés ci-dessus en référence à la figure 9A et, plus généralement, par des systèmes d’antenne. Selon certains modes de
-73réalisation, étant donné que les fréquences RF des signaux de données électriques résultant de la conversion (à l’étape 1109) sont dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF (à l’étape 1113), il existe une élimination de toute nécessité de mise en œuvre, par le sous-système spatial, (par exemple, 300 et 900A) de quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique. Selon certains modes de réalisation, la plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le satellite (par exemple, le satellite 100) est configuré de manière à produire et transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF est une partie de liaison descendante de la bande Ka. La partie de liaison descendante de la bande Ka peut être comprise entre 17,7 GHz et 20,2 GHz, et par conséquent, présenter une largeur de bande de 2,5 GHz. Alternativement, la partie de liaison descendante de la bande Ka peut être comprise entre 17,3 GHz et 20,2 GHz, et par conséquent, présenter une largeur de bande de 2,9 GHz. Mais ce ne sont que quelques exemples qui ne sont pas destinés à être exhaustifs.
Dans certains modes de réalisation, l’étape 1106 peut être éliminée, auquel cas les étapes 1109, 1111 et 1113 peuvent également être éliminées. En d’autres termes, tel que remarqué ci-dessus, il est possible d’éliminer tout ou partie des séparateurs de faisceaux 932 illustrés dans la figure 9A. Dans d’autres modes de réalisation, l’étape 1106 peut consister à séparer uniquement un sous-ensemble des signaux optiques produits à l’étape 1104. En d’autres termes, si seuls certains des séparateurs de faisceaux 932 sont éliminés, alors l’étape 1106 peut consister à séparer uniquement un sous-ensemble des N signaux optiques individuels en une paire respective de signaux optiques, et les étapes en aval illustrées dans la figure 11A pourraient être ajustées en conséquence. En outre, comme expliqué ci-dessus en référence aux figures 9C et 9D, un ou plusieurs des signaux optiques qui résultent de l’étape 1104 peuvent être convertis en des signaux électriques à l’aide d’un ou plusieurs photodétecteurs, et ce ou ces signaux électriques peuvent être fournis à, et consommés par, l’équipement situé sur le satellite, par exemple un système de gestion des données et commandes (C&DH), une charge utile de communication RF, et une ou plusieurs charges utiles numériques, mais sans s’y limiter. En outre, tel qu’expliqué ci-dessus en référence à la figure 9D, la commutation de signaux optiques peut être mise en œuvre, par exemple, en utilisant le répartiteur optique, en vue de commander quels signaux sont inclus dans un
-74faisceau de liaison ISL optique, quels signaux sont convertis en faisceaux de liaison descendante de service RF, et/ou quels signaux sont convertis en des signaux électriques qui sont fournis à et consommés par (par exemple, utilisés pour commander, ou encore utilisés par) l’équipement situé sur le satellite.
La figure 11B est un organigramme de haut niveau qui sert à résumer des procédés destinés à permettre à un sous-système spatial d’un satellite (par exemple, le satellite 100) de produire un faisceau de liaison intersatellite (ISL) optique (par exemple, le faisceau 162) et des faisceaux de liaison descendante de service RF (par exemple, 106d, 110d, 114d), sur la base d’un faisceau de liaison ISL optique (par exemple, le faisceau 152) reçu en provenance d’un autre satellite (par exemple 150), selon un autre mode de réalisation de la présente technologie. Les étapes de la figure 11B peuvent être mises en œuvre, par exemple, en utilisant les composants illustrés dans la figure 9B examinée ci-dessus.
Les étapes 1102 et 1104 dans la figure 11B sont les mêmes que les étapes 1002 et 1004 dans la figure 11 A, et par conséquent, il n’est pas nécessaire de répéter les détails de ces étapes. Une différence entre les procédés décrits en référence à la figure 11A et les procédés décrits en référence à la figure 11B est que la séparation des N signaux optiques mise en œuvre à l’étape 1106 de la figure 11A n’est pas mise en œuvre dans la figure 11 B. Plutôt, dans le mode de réalisation de la figure 11 B, un premier sous-ensemble des N signaux optiques (produits à l’étape 1104) est multiplexé à l’étape 1108', et un deuxième sous-ensemble des N signaux optiques (produits à l’étape 1104) est converti en signaux de données électriques à l’étape 1109'.
Plus précisément, l’étape 1108' consiste à multiplexer un premier sous-ensemble des N signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans une plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, en vue de produire par conséquent un signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde qui inclut des données qui doivent être acheminées vers un autre satellite, de sorte que l’autre satellite peut transmettre, en fonction de cela, une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF. L’étape 1108' peut être mise en œuvre par le multiplexeur de multiplexage WDM 936 décrit ci-dessus en référence à la figure 9B. Tel qu’il ressort de la figure 9B, le premier sous-ensemble de N signaux optiques peut être filtré (par exemple, en utilisant les filtres 934_1 à 934_125) avant que les signaux ne soient multiplexés à l’étape 1108'.
Les étapes 1110' et 1112' dans la figure 11B sont semblables aux étapes 1110 et 1112 décrites ci-dessus en référence à la figure 11 A, si ce n’est que le faisceau de liaison ISL
-75optique produit à l’étape 1110' (et transmis à l’étape 1112') est produit uniquement sur la base du premier sous-ensemble des N signaux optiques qui sont multiplexés à l’étape 1108'. Les étapes 1111' et 1113' dans la figure 11B sont semblables aux étapes 1111 et 1113 décrites ci-dessus en référence à la figure 11 A, de sorte qu’il n’est pas nécessaire de décrire à nouveau les détails connexes. Des détails supplémentaires des étapes 1110', 1112', 1111’ et 1113' peuvent être appréciés à la lumière de la discussion ci-dessus portant sur la figure 9B. Plus généralement, des détails supplémentaires des procédés des figures 11A et 11B peuvent être appréciés à la lumière de la discussion ci-dessus concernant l’équipement de segment spatial décrit en référence aux figures 9A et 9B, ainsi que d’autres figures décrites ci-dessus.
En outre, tel qu’expliqué ci-dessus en référence aux figures 9C et 9D, un troisième sous-ensemble des signaux optiques résultant de l’étape 1104 peut être converti en des signaux électriques en utilisant un ou plusieurs photodétecteurs, et ce signal ou ces signaux électriques peuvent être fournis à et consommés par l’équipement qui est situé sur le satellite, par exemple un système de gestion des données et commandes (C&DH), une charge utile de communication RF, et une ou plusieurs charges utiles numériques, mais sans s’y limiter. En outre, tel qu’expliqué ci-dessus en référence à la figure 9D, une commutation de signaux optiques peut être mise en œuvre, par exemple, en utilisant le répartiteur optique, en vue de commander quels signaux sont inclus dans un faisceau de liaison ISL optique, quels signaux sont convertis en des faisceaux de liaison descendante de service RF, et/ou quels signaux sont convertis en des signaux électriques qui sont fournis à et consommés par (par exemple, utilisés pour commander, ou encore utilisés par) l’équipement situé sur le satellite. En d’autres termes, il est possible de modifier au fil du temps quels signaux optiques composent le premier sous-ensemble, le deuxième sous-ensemble et le troisième sousensemble, en faisant appel à une commutation optique.
Équipement de liaison ISL aller de segment spatial « RF à optique »
La figure 12A sera à présent utilisée pour décrire une partie de l’équipement de liaison ISL aller de segment spatial 1200A, selon un mode de réalisation de la présente technologie. Un tel équipement de liaison ISL aller de segment spatial 1200A, qui peut également être désigné comme un sous-système de liaison ISL de satellite 1200A, ou, plus généralement, comme un sous-système de communication, est configuré de manière à recevoir un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation RF qui est transmis d’une passerelle au sol (par exemple, la passerelle 105) au satellite (par exemple, le satellite 100)
-76qui transporte l’équipement de liaison ISL aller de segment spatial 1200A, et à produire et transmettre un faisceau de liaison ISL optique à un autre satellite (par exemple, le satellite 150). L’autre satellite (par exemple, le satellite 150), auquel est transmis le faisceau de liaison ISL optique, peut transporter l’équipement de liaison aller de segment spatial 300 (décrit ci-dessus en référence à la figure 3), l’équipement de liaison ISL de segment spatial 900A (décrits ci-dessus en référence à la figure 9A), ou l’équipement de liaison ISL de segment spatial 900B (décrit ci-dessus en référence à la figure 9B), mais sans s’y limiter.
En référence à la figure 12A, l’équipement de liaison ISL aller de segment spatial 1200A est illustré comme comportant un cornet d’alimentation 1202, une jonction OMJ 1204, des coupleurs TC 1206_1 et 1206_2, des filtres PF 1208_1 et 1208_2, des filtres 12121 et 1212_2, des modulateurs OEM 1216_1 et 1216_2, un multiplexeur de multiplexage WDM 1218, un amplificateur OA 1230 et un dispositif optique émetteur 1240. L’équipement de liaison ISL aller de segment spatial 1200A est également illustré comme comportant des oscillateurs locaux 1222_1 (LO1) et 1222_2 (LO2) qui délivrent en sortie des signaux RF respectifs. En outre, l’équipement de liaison ISL aller de segment spatial 1200A est illustré comme incluant des lasers 1224_1 et 1224_2, dont chacun est exploitable de manière à émettre de la lumière présentant une longueur d’onde optique maximale différente respective.
Le cornet d’alimentation 1202, ainsi qu’un réflecteur (à présent illustré dans la figure),regroupe et focalise des ondes radio d’un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation RF (par exemple, le faisceau 106u), et les convertit en un signal RF qui est fourni à la jonction OMJ 1204 respective. Le cornet d’alimentation 1202 et le reste de l’antenne peuvent être désignés collectivement comme l’antenne ou le système d’antenne. En d’autres termes, une antenne, tel que le terme est utilisé ici, peut inclure un cornet d’alimentation. II est également possible que l’antenne soit une antenne en réseau phasé ou une antenne à lentille. La jonction OMJ 1204 sépare le signal RF en un signal RF à polarisation circulaire droite (RHCP) et un signal RF à polarisation circulaire gauche (LHCP). La jonction OMJ 1204 peut alternativement séparer le signal RF qu’elle reçoit en un signal RF à polarisation linéaire horizontale et un signal RF à polarisation linéaire verticale. Chacun des coupleurs TC, 1206_1 et 1206_2, peut être utilisé en vue d’une surveillance de puissance, d’un test de charge utile et/ou d’une mise en œuvre d’étalonnages sur la base de signaux passant à travers. Chacun des filtres PF 1208_1 et 1208_2 (par exemple, des filtres passe-bandes) peut être utilisé pour supprimer des composantes de fréquence indésirables
-77et/ou améliorer des composantes de fréquence souhaitées. Par exemple, chacun des filtres PF 1208_1 et 1208_2 peut faire passer des fréquences dans la plage allant de 29,5 à 30,0 GHz, mais sans s’y limiter. Chacun des amplificateurs LNA 1210_1 et 1210_2 amplifie le signal RF à puissance relativement faible qu’il reçoit d’un filtre respectif des filtres PF 1208_1 et 1208_2 sans dégrader considérablement le rapport «signal sur bruit» du signal. Le signal RF amplifié qui est délivré en sortie par chacun des amplificateurs LNA 1210_1 et 1210_2 est fourni à l’un des filtres respectifs 12121 et 1212_2.
Chacun des filtres 1212_1 et 1212_2 permet aux fréquences de passer dans deux des couleurs a, b, c et d. Par exemple, le filtre 1212_1 laisse passer des fréquences dans les couleurs a et b, le filtre 1212_2 laisse passer des fréquences dans les couleurs c et d. Selon un mode de réalisation : la couleur « a » représente une première sous-bande (par exemple, 29,50 - 29,75 GHz) d’une bande de fréquence de liaison montante affectée (par exemple, 29,50 - 30,00 GHz) avec une polarisation circulaire droite (RHCP) ; la couleur « b » représente une seconde sous-bande (29,75 - 30,00 GHz) de la bande de fréquence de liaison montante affectée avec une polarisation RHCP ; la couleur « c » représente la première sous-bande (par exemple, 29,50 - 29,75 GHz) de la bande de fréquence de liaison montante affectée avec une polarisation circulaire gauche (LHCP) ; et la couleur « d » représente la seconde sous-bande (29,75 - 30,00 GHz) de la bande de fréquence de liaison montante affectée avec une polarisation LHCP. Dans d’autres modes de réalisation, les couleurs peuvent inclure d’autres affectations de la bande de fréquence et de la polarisation. Par exemple, les polarisations peuvent être des polarisations linéaires verticales et horizontales, plutôt que des polarisations RHCP et LHCP. Les signaux RF qui sont délivrés en sortie à partir des filtres 1212_1 et 1212_2, lesquels peuvent être désignés comme des signaux RF à données modulées, sont fournis aux modulateurs EOM 1216_1 et 1216_2, tel qu’illustré dans la figure 12A.
Toujours en référence à la figure 12A, les oscillateurs locaux (LO) 1222_1 et 1222_2 produisent chacun un signal de porteuse RF différent au sein de la partie de la bande Ka qui est disponible pour transmettre des faisceaux de liaison descendante de service (également appelés «faisceaux d’utilisateur de liaison descendante»). Par exemple, l’oscillateur LO 1222_1 peut produire une porteuse RF dans la plage de fréquences RF allant de 17,7 à 18,95 GHz (par exemple, à 18,325 GHz, mais sans s’y limiter), et l’oscillateur LO 1222 2 peut produire une porteuse RF dans la plage de fréquences RF allant de 18,95 à 20,2 GHz (par exemple, à 19,575 GHz, mais sans s’y limiter). Autre exemple, l’oscillateur LO 1222 1
-78peut produire une porteuse RF dans la plage de fréquences RF allant de 17,3 à 18,75 GHz (par exemple, à 18,025 GHz, mais sans s’y limiter), et l’oscillateur LO 1222_2 peut produire une porteuse RF dans la plage de fréquences RF allant de 18,75 à 20,2 GHz (par exemple, à 19,475 GHz, mais sans s’y limiter). Le signal de porteuse RF produit par l’oscillateur LO 1222 1 est utilisé pour exciter le laser 1224 1, et le signal de porteuse RF produit par l’oscillateur LO 1222 2 est utilisé pour exciter le laser 1224_2. Chacun des lasers 1224_1 et 1224_2 est exploitable de manière à émettre de la lumière d’une longueur d’onde maximale différente de celle de l’autre laser, en réponse à l’excitation par le signal de porteuse RF délivré en sortie par l’un respectif des oscillateurs LO 1222 1 et 1222_2. Des longueurs d’onde infrarouges (IR), visibles ou d’autres longueurs d’onde optiques peuvent être produites par les lasers 1224_1 et 1224_2 et utilisées pour produire les faisceaux de liaisons ISL optiques.
Toujours en référence à la figure 12A, la lumière émise par chacun des lasers 1224 1 et 1224_2, qui peut être désignée comme un signal de porteuse optique, est fournie (par exemple, par l’intermédiaire d’une fibre optique respective) à l’un respectif des modulateurs EOM 1216_1 et 1216_2. Chacun des modulateurs EOM 1216_1 et 1216_2 est un dispositif optique dans lequel un élément à signal commandé présentant un effet électro-optique est utilisé pour moduler un faisceau de lumière respectif. Le modulateur EOM 1216_1 reçoit également le signal RF délivré en sortie par le filtre 1212_1, et le modulateur EOM 1216_2 reçoit également le signal RF délivré en sortie par le filtre 1212_2. La modulation mise en œuvre par les modulateurs EOM 1216_1 et 1216_2 peut-être être imposée sur la phase, la fréquence, l’amplitude ou la polarisation d’un faisceau de lumière, ou toute combinaison de cela. Selon un mode de réalisation spécifique, chacun des modulateurs EOM 1216_1 et 1216 2 correspond à un modulateur EOM à modulation de phase qui est utilisé comme un modulateur d’amplitude, au moyen d’un interféromètre de Mach-Zehnder. En d’autres termes, chacun des modulateurs EOM 1216_1 et 1216_2 peut être mis en œuvre en tant qu’un modulateur de Mach-Zehnder (MZM), lequel peut être un modulateur de Mach-Zehnder au niobate de lithium, mais sans s’y limiter. Selon des modes de réalisation spécifiques, chacun des modulateurs EOM 1216_1 et 1216_2 est mis en œuvre en tant qu’un modulateur MZM qui produit une forme d’onde optique modulée en amplitude (AM) avec un indice de modulation compris entre 10 % et 80 %, afin de maintenir la fidélité d’une forme d’onde RF (modulée dans celui-ci) sans trop de distorsion. Le signal optique qui est délivré en sortie par chacun des modulateurs EOM 1216_1 et 1216_2 peut être désigné comme un signal de
-79données optique. Le schéma de modulation qui est mis en œuvre par les modulateurs EOM 204 peut se traduire par des bandes latérales doubles ou vestigiales, incluant à la fois une bande latérale supérieure (USB) et une bande latérale inférieure (LSB). Alternativement, une modulation à bande latérale unique (SSB) peut être utilisée pour augmenter l’efficacité de bande passante et de puissance de transmission.
Expliqué autrement, chacun des modulateurs EOM 1216_1 et 1216_2 est configuré de manière à recevoir un signal de porteuse optique modulé par oscillateur LO de l’un respectif des lasers 1224 1 et 1224 2, et à recevoir un signal RF à données modulées différent, incluant des données (par exemple, correspondant à au moins un faisceau d’une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF). En outre, chacun des modulateurs EOM 1216_1 et 1216_2 est configuré de manière à délivrer en sortie un signal de données optique transportant des données et incluant le signal de fréquence d’oscillateur LO nécessaire pour générer un signal RF converti en fréquence (par exemple, correspondant à au moins un faisceau d’une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF) et présentant une fréquence RF dans la même plage de fréquences RF spécifiée dans laquelle un autre satellite (par exemple, 150), auquel un faisceau de liaison ISL optique (qui sera délivré en sorte par le dispositif optique émetteur 1240) est transmis, est configuré de manière à transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF.
Les deux signaux de données optiques qui sont délivrés en sortie par les modulateurs EOM 1216_1 et 1216_2 sont fournis au multiplexeur MUX WDM 1218, lequel peut également être désigné comme un multiplexeur, MUX, de multiplexage dense par répartition en longueur d’onde (DWDM). Le multiplexeur MUX WDM 1218 multiplexe (c’est-à-dire, combine) les deux signaux de données optiques, reçus en provenance des deux modulateurs EOM 1216_1 et 1216_2, sur une fibre optique unique, avec chacun des deux signaux de données optiques individuels qui sont transportés au même moment sur sa propre longueur d’onde optique individuelle dans une plage de fréquence optique (par exemple allant de 1510 nm à 1560 nm, mais sans s’y limiter).
Le signal qui est délivré en sortie par le multiplexeur MUX WMD 1218, qui peut être désigné comme un signal de liaison ISL optique multiplexé par répartition en longueur d’onde, est fourni à l’amplificateur optique (OA) 1230. L’amplificateur OA 1230 amplifie le signal de liaison ISL optique multiplexé par répartition en longueur d’onde, de sorte que le signal de liaison ISL optique multiplexé par répartition en longueur d’onde présente suffisamment de puissance pour permettre la transmission de celui-ci, du satellite (par
-80exemple, le satellite 100), dans l’espace, à un autre satellite (par exemple, le satellite 150) dans l’espace. L’amplificateur OA 1230 peut être un amplificateur à fibre optique dopé à l’erbium (EDFA), mais sans s’y limiter. La sortie de l’amplificateur OA 1230 peut être désignée comme un signal de liaison ISL optique multiplexé par répartition en longueur d’onde amplifié optiquement.
Le signal de liaison ISL optique multiplexé par répartition en longueur d’onde amplifié optiquement, qui est délivré en sortie par l’amplificateur OA 1230, est fourni (par exemple, par l’intermédiaire d’une fibre optique) au dispositif optique émetteur 1240. Le dispositif optique émetteur 1240, qui peut également être désigné comme étant un télescope, peut inclure des éléments optiques tels que des lentilles, des miroirs, des réflecteurs, des filtres et/ou des éléments similaires. Le dispositif optique émetteur 1240 délivre en sortie un faisceau de liaison ISL optique collimaté qui est orienté vers un autre satellite. Un cardan et/ou un élément similaire peuvent être utilisés pour contrôler la direction du dispositif optique émetteur 1240. Le diamètre du dispositif optique émetteur 1240 peut dépendre de la distance entre les satellites et du fait que le faisceau de liaison ISL optique prenne fin dans le satellite adjacent ou qu’il continue sur un autre satellite. Le diamètre du dispositif optique émetteur 1240 peut théoriquement être compris entre 5 et 15 cm. Si le faisceau de liaison ISL optique continue sur des satellites adjacents, le diamètre peut devoir être agrandi afin de prendre en compte une compilation de rapports SNR pour franchir de multiples liaisons.
La figure 12A montre également qu’une ou plusieurs charges utiles numériques 1242 (étiquetées 1242_1..... 1242_n) peuvent fournir des signaux de données optiques au multiplexeur MUX WDM 1218, de sorte que des informations obtenues par, ou encore fournies par, la ou les charges utiles numériques 1242, peuvent être incluses dans le faisceau de liaison ISL optique qui est transmis à un autre satellite, lequel peut finalement (à savoir cet autre satellite ou un satellite supplémentaire) être inclus dans une liaison descendante de ligne d’alimentation optique qui est transmise à une passerelle optique au sol. Des types exemplaires de charges utiles numériques comportent des charges utiles météorologiques et/ou d’imagerie, mais sans s’y limiter.
La figure 12B décrit un équipement de liaison intersatellite (ISL) de segment spatial «RF à optique», selon un autre mode de réalisation de la présente technologie. Tous les éléments qui sont illustrés dans la figure 12B, à gauche des modulateurs EOM 1216_1 et 1216_2, et incluant ces derniers, sont les mêmes que dans la figure 12A et ne doivent donc pas être décrits à nouveau. Dans la figure 12B, plutôt que de combiner les deux signaux de
-81 données optiques qui sont délivrés en sortie par les modulateurs EOM 1216_1 et 1216_2 (au moyen d’un multiplexeur MUX WDM 1218), chacun des signaux de données optiques est fourni à un amplificateur respectif des amplificateurs OA 1230_1 et 1230_2, la sortie de l’amplificateur OA 1230_1 est fournie (par exemple, par l’intermédiaire d’une fibre optique) au dispositif optique émetteur 1240_1, et la sortie de l’amplificateur OA 1230_2 est fournie (par exemple, par l’intermédiaire d’une fibre optique) au dispositif optique émetteur 1240_2. Chacun des dispositifs optiques émetteurs 1240_1 délivre en sortie un faisceau de liaison ISL optique collimaté qui est orienté vers un autre satellite (par exemple, le satellite 150), et le dispositif optique émetteur 1240 2 délivre en sortie un faisceau de liaison ISL optique collimaté supplémentaire qui est orienté vers un satellite supplémentaire (par exemple, le satellite 160). En d’autres termes, dans le mode de réalisation de la figure 12B, deux faisceaux de liaisons ISL optiques différents qui sont orientés vers des satellites différents (par exemple, les satellites 150 et 160) peuvent être générés à partir d’un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation RF reçu par un satellite (par exemple, le satellite 100).
La figure 12C décrit un équipement de liaison intersatellite (ISL) de segment spatial « RF à optique » selon un mode de réalisation supplémentaire de la présente technologie. Les éléments qui sont illustrés dans la figure 12B, à gauche des modulateurs EOM 12161 et 1216_2, et incluant ces derniers, sont les mêmes que dans la figure 12A et ne doivent donc pas être décrits à nouveau. Dans la figure 12C, le séparateur de faisceau (BS) 12171 est connecté à la sortie du modulateur EOM 1216_1, et le séparateur BS 1217_2 est connecté à la sortie du modulateur EOM 1216_2. Chaque séparateur BS 1217 sépare le signal de données optique qu'il reçoit en deux signaux de données optiques, qui incluent les mêmes données, mais peuvent présenter une puissance différente, selon la manière dont le séparateur BS est mis en œuvre. Sauf indication contraire, il sera supposé que chaque séparateur BS 1217 sépare le signal de données optique qu’il reçoit en deux signaux de données optiques présentant le même contenu et la même puissance (c’est-à-dire, deux signaux de données optiques sensiblement identiques). Les deux signaux de données optiques qui sont délivrés en sortie par chaque séparateur BS 1217 sont montrés comme étant fournis au répartiteur optique 1220.
La figure 12C montre également qu’une ou plusieurs charges utiles numériques 1242 (étiquetées 1242_1, ..., 1242_n) peuvent fournir des signaux de données optiques au répartiteur optique 1220. Des types exemplaires de charges utiles numériques incluent des charges utiles météorologiques et/ou d’imagerie, mais sans s’y limiter. Un premier sous3054090
-82ensemble des sorties du répartiteur optique 1220 est connecté à un multiplexeur MUX WDM 1222 1, et un deuxième sous-ensemble des sorties du répartiteur optique 1220 est connecté à un multiplexeur MUX WDM 1222_2. Le signal qui est délivré en sortie par le multiplexeur MUX WMD 12221, qui peut être désigné comme un premier signal de liaison ISL optique multiplexé par répartition en longueur d’onde, est fourni à l’amplificateur optique (OA) 1230_1. L’amplificateur OA 1230_1 amplifie le premier signal de liaison ISL optique multiplexé par répartition en longueur d’onde de sorte que le signal de liaison ISL optique multiplexé par répartition en longueur d’onde présente suffisamment de puissance pour permettre la transmission de celui-ci, du satellite (par exemple, le satellite 100), dans l'espace, à un autre satellite (par exemple, le satellite 150) dans l’espace. Le signal qui est délivré en sortie par le multiplexeur MUX WMD 1222_2, qui peut être désigné comme un second signal de liaison ISL optique multiplexé par répartition en longueur d’onde, est fourni à l’amplificateur optique (OA) 1230_2. L’amplificateur OA 1230_2 amplifie le signal de liaison ISL optique multiplexé par répartition en longueur d’onde de sorte que le signal de liaison ISL optique multiplexé par répartition en longueur d’onde présente suffisamment de puissance pour permettre la transmission de celui-ci, du satellite (par exemple, le satellite 100), dans l’espace, à un autre satellite (par exemple, le satellite 160) dans l’espace.
Les signaux de liaisons ISL optiques multiplexés par répartition en longueur d’onde amplifiés optiquement, qui sont délivrés en sortie par les amplificateurs OA1230_1 et 1230_2, sont fournis (par exemple, par l’intermédiaire d’une fibre optique), respectivement, aux dispositifs optiques émetteurs 1240_1 et 1240_2. Le dispositif optique émetteur 1240_1 délivre en sortie un faisceau de liaison ISL optique collimaté qui est orienté vers un autre satellite (par exemple, le satellite 150), et le dispositif optique émetteur 1240_2 délivre en sortie un faisceau de liaison ISL optique collimaté qui est orienté vers un satellite supplémentaire (par exemple, le satellite 160).
Les séparateurs BS 1217 permettent l’inclusion des mêmes signaux de données optiques dans plus d’un des faisceaux de liaison ISL, par exemple, afin d’offrir des fonctionnalités de diffusion et/ou de redondance. Si de telles fonctionnalités ne sont pas souhaitées ou requises, les séparateurs BS 1217 peuvent être éliminés.
Le répartiteur optique 1220 permet la modification, au fil du temps, le cas échéant, des sources des données optiques incluses dans les différents faisceaux de liaison ISL. Si de telles fonctionnalités ne sont pas souhaitées ou requises, le répartiteur optique 1220 peut être éliminé.
-83Procédés de production de faisceau(x) de liaison ISL sur la base d’un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation RF
La figure 13A est un organigramme de haut niveau qui sert à résumer des procédés destinés à permettre à un sous-système spatial d’un satellite (par exemple, le satellite 100) de produire un faisceau de liaison intersatellite (ISL) optique (par exemple, le faisceau 152), sur la base d’un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation RF (par exemple, le faisceau 102u) reçu en provenance d’une passerelle au sol (par exemple, la passerelle 105), selon certains modes de réalisation de la présente technologie. Les étapes de la figure 13A peuvent être mises en œuvre, par exemple, en utilisant les composants illustrés dans la figure 12A examinée ci-dessus. Le faisceau de liaison ISL optique peut être transmis du satellite (par exemple, le satellite 100) à un autre satellite (par exemple, le satellite 150).
En référence à la figure 13A, l’étape 1302 consiste à recevoir un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation RF (par exemple, le faisceau 102u) en provenance d’un sous-système au sol, lequel peut être une passerelle au sol, et en fonction de cela, à produire un signal RF. L’étape 1302 peut être mise en œuvre par une antenne qui inclut le cornet d’alimentation 1202 illustré dans la figure 12A.
L’étape 1304 consiste à séparer le signal RF en un premier signal de données RF présentant une première polarisation, et en un second signal de données RF présentant une seconde polarisation, qui est différente de la première polarisation. La première polarisation peut être l’une parmi une polarisation circulaire droite (RHCP) ou une polarisation circulaire gauche (LHCP) et la seconde polarisation peut être l’autre parmi la polarisation RHCP ou la polarisation LHCP. Alternativement, la première polarisation peut être l’une parmi une polarisation linéaire verticale ou une polarisation linéaire horizontale, et la seconde polarisation peut être l’autre parmi la polarisation linéaire verticale ou la polarisation linéaire horizontale. L’étape 1304 peut être mise en œuvre en utilisant la jonction OMJ 1204 illustrée dans la figure 12A.
L’étape 1306 consiste à produire des premier et second signaux de porteuse RF présentant des première et seconde fréquences RF respectives. L’étape 1306 peut être mise en œuvre par les oscillateurs locaux 1222 1 et 1222_2 illustrés dans la figure 12A.
L’étape 1308 consiste à exciter des premier et second lasers avec les premier et second signaux de porteuse RF en vue d’émettre par conséquent des premier et second signaux de porteuses optiques respectifs présentant différentes longueurs d’onde maximales dans une plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, dans lequel le premier signal de
-84porteuse optique présente la première fréquence RF, et le second signal de porteuse optique présente la seconde fréquence RF. L’étape 1308 peut être mise en œuvre en faisant appel aux lasers 1224_1 et 1224 2 illustrés dans la figure 12A.
L’étape 1310 consiste à moduler électro-optiquement le premier signal de données RF avec le premier signal de porteuse optique en vue de produire par conséquent un premier signal de données optique, et à moduler électro-optiquement le second signal de données RF avec le second signal de porteuse optique en vue de produire par conséquent un second signal de données optique. L’étape 1310 peut être mise en œuvre par les modulateurs EOM 1216_1 et 1216_2 illustrés dans la figure 12A. En outre, il convient de remarquer que les premier et second signaux de données RF peuvent être amplifiés et filtrés avant la mise en œuvre de l’étape 1310. Une telle amplification et un tel filtrage peuvent être mis en œuvre par les filtres de présélection 1208_1 et 1208_2, les amplificateurs LNA 1210_1 et 1210_2, et les filtres 1212_1 et 1212_2 illustrés dans la figure 12B.
L’étape 1312 consiste à multiplexer les premier et second signaux de données optiques en vue de produire par conséquent un signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde. L’étape 1312 peut être mise en œuvre par le multiplexeur de multiplexage WDM 1218 illustré dans la figure 12A.
L’étape 1314 consiste à produire un faisceau de liaison ISL optique en fonction du signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde, et l’étape 1316 consiste à transmettre le faisceau de liaison ISL optique à un autre satellite. Les étapes 1314 et 1316 peuvent être mises en œuvre par le dispositif optique émetteur 1240 illustré dans la figure 12A.
Selon certains modes de réalisation, les fréquences RF des premier et second signaux de données optiques produits par la modulation électro-optique sont dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle l’autre satellite est configuré de manière à transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, ce qui élimine toute nécessite de mise en œuvre, par l’autre satellite, de quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison ISL optique. Selon certains modes de réalisation, la plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle l’autre satellite (par exemple, le satellite 150) est configuré de manière à produire et transmettre des faisceaux de liaison descendante de service RF est une partie de liaison descendante de la bande Ka. La partie de liaison descendante de la bande Ka peut être comprise entre
-8517,7 GHz et 20,2 GHz et par conséquent, présenter une largeur de bande de 2,5 GHz. Alternativement, la partie de liaison descendante de la bande Ka peut être comprise entre 17,3 GHz et 20,2 GHz, et par conséquent, présenter une largeur de bande de 2,9 GHz. Mais ce ne sont que quelques exemples qui ne sont pas destinés à être exhaustifs.
Selon certains modes de réalisation, des signaux de données optiques supplémentaires, par exemple, reçus en provenance d’une ou plusieurs charges utiles numériques (par exemple, celles étiquetées 1242_1..... 1242_n dans la figure 12A) peuvent également être multiplexés et par conséquent inclus dans le signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde, à l’étape 1312.
La figure 13B est un organigramme de haut niveau qui sert à résumer des procédés destinés à permettre à un sous-système spatial d’un satellite (par exemple, le satellite 100) de produire deux faisceaux de liaisons ISL optiques (par exemple, les faisceaux 152 et 162), sur la base d’un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation RF (par exemple, le faisceau 102u) reçu en provenance d’une passerelle au sol (par exemple, la passerelle 105), selon certains modes de réalisation de la présente technologie. Les étapes de la figure 13B peuvent être mises en œuvre, par exemple, en utilisant les composants illustrés dans la figure 12B examinée ci-dessus. Les deux faisceaux de liaisons ISL optiques peuvent être transmis par le satellite (par exemple, le satellite 100) à deux autres satellites (par exemple, les satellites 150 et 160).
Les étapes 1302, 1304, 1306, 1308 et 1310 illustrées dans la figure 13B sont les mêmes que les étapes 1302, 1304, 1306, 1308 et 1310 de la figure 13A, et par conséquent, les détails de ces étapes ne nécessitent pas d’être répétés. Une différence entre les procédés décrits en référence à la figure 13A et les procédés décrits en référence à la figure 13B est que le multiplexage mis en œuvre à l’étape 1312 dans la figure 13A ne l’est pas dans la Figure 13B. Plutôt, dans le mode de réalisation de la figure 13B, les premier et second signaux de données optiques produits à l’étape 1310 sont chacun utilisés pour produire un faisceau de liaison ISL optique individuel. Plus précisément, en référence à la figure 13B, l’étape 1314' consiste à produire un premier faisceau de liaison ISL optique en fonction du premier signal de données optique et à produire un second faisceau de liaison ISL optique en fonction du second signal de données optique, et l’étape 1316' consiste à transmettre le premier faisceau de liaison ISL optique à un premier autre satellite et à transmettre le second faisceau de liaison ISL optique à un second autre satellite. Les étapes 1314' et 1316' peuvent être mises en œuvre en utilisant les dispositifs optiques
-86émetteurs 1240_1 et 1240_2 illustrés dans la figure 12B, tel qu’il ressort de la discussion connexe ci-dessus.
Selon certains modes de réalisation, deux copies de chacun des signaux de données optiques qui sont produits à l’étape 1310 peuvent être formées en séparant chaque signal de données optique en deux, par exemple, au moyen des séparateurs de faisceaux 1217 examinés ci-dessus en référence à la figure 12C. En outre, une commutation optique et un multiplexage WDM peuvent est mis en œuvre avant l’étape 1316’, de sorte que le contenu de chacun des premier et second faisceaux de liaisons ISL optiques transmis à l’étape 1316’ peut être modifié selon les besoins, tel qu’également décrit ci-dessus en référence à la figure 12C. En outre, tel qu’également décrit ci-dessus en référence à la figure 12C, des signaux de données optiques d’une ou plusieurs charges utiles de données produites par, ou encore fournies par une ou plusieurs charges utiles numériques peuvent également être inclus dans une ou plusieurs des liaisons ISL optiques, le cas échéant. D’autres variations à apporter aux procédés résumés en référence aux figures 13A et 13B peuvent être appréciées à la lumière de la discussion ci-dessus des figures 12A et 12B.
Remarquons que la discussion qui précède présente de nombreuses caractéristiques différentes et de nombreux modes de réalisation. II convient de comprendre que les modes de réalisation décrits ci-dessus ne sont pas tous mutuellement exclusifs. Autrement dit, les caractéristiques décrites ci-dessus (y compris lorsqu’elles sont décrites séparément) peuvent être combinées dans un ou plusieurs modes de réalisation.
Conformément à un mode de réalisation, un sous-système spatial inclut un dispositif optique récepteur, un premier amplificateur optique, un démultiplexeur de multiplexage par répartition en longueur d’onde (WDM), une pluralité de séparateurs de faisceaux, un multiplexeur de multiplexage WDM, un second amplificateur optique et un dispositif optique émetteur. Le ou les dispositifs optiques récepteurs sont configurés de manière à recevoir un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique en provenance d’un soussystème au sol, et à délivrer en sortie un signal de liaison montante de ligne d’alimentation optique. Le premier amplificateur optique est optiquement couplé au dispositif optique récepteur, et est configuré de manière à amplifier le signal de liaison montante de ligne d’alimentation optique qui est délivré en sortie à partir du dispositif optique récepteur. Le démultiplexeur de multiplexage WDM est optiquement couplé à l’amplificateur optique et configuré de manière à démultiplexer, et par conséquent à séparer, le signal de liaison montante de ligne d’alimentation optique amplifié, qui est délivré en sortie à partir du premier
-87amplificateur optique, en une pluralité de signaux optiques individuels présentant chacun une longueur d’onde maximale différente au sein d’une plage de longueurs d’onde optiques spécifiée. Selon certains modes de réalisation, la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée peut être soit une plage de longueurs d’onde optiques contigüe ou non contigüe au sein d’un spectre infrarouge (IR). Chacun des séparateurs de faisceaux est configuré de manière à séparer un signal respectif d’au moins un sous-ensemble des signaux optiques individuels qui sont délivrés en sortie à partir du démultiplexeur de multiplexage WDM en une paire respective de signaux optiques. Les séparateurs de faisceaux sont par conséquent collectivement configurés de manière à produire une pluralité de paires individuelles de signaux optiques qui présentent chacune une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, où les signaux optiques d’une même paire présentent la même longueur d’onde maximale. Le multiplexeur de multiplexage WDM est configuré de manière à recevoir l’un des signaux optiques de chacune des paires individuelles de signaux optiques, et par conséquent à recevoir une pluralité de signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, et il est configuré de manière à multiplexer, et par conséquent à combiner, les signaux optiques reçus sur une fibre optique unique sur laquelle chacun des signaux optiques est transporté à un même instant sur sa propre longueur d’onde optique individuelle dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée en tant qu’un signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde. Le second amplificateur optique est optiquement couplé à la fibre optique unique, et est configuré de manière à amplifier le signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde qui est délivré en sortie par le multiplexeur de multiplexage WDM. Le ou les dispositifs optiques émetteurs sont configurés de manière à recevoir le signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde amplifié et, en fonction de cela, à transmettre un faisceau de liaison intersatellite (ISL) optique à un autre satellite. Selon un mode de réalisation, le sous-système résumé ci-dessus inclut en outre des filtres au sein de trajets de signaux entre les séparateurs de faisceaux et le multiplexeur de multiplexage WDM.
Selon un mode de réalisation, étant donné que les fréquences RF du signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde sont dans une même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle l’autre satellite est configuré de manière à transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, il existe une élimination de toute nécessité de mise en œuvre, par l’autre satellite, de quelconques conversions de fréquences
-88dans le cadre de la production de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison ISL optique.
Selon un mode de réalisation, le sous-système résumé ci-dessus comporte en outre une pluralité de photodétecteurs, dont chacun est configuré de manière à recevoir l’autre des signaux optiques de chacune des paires individuelles de signaux optiques produites par les séparateurs de faisceaux, et par conséquent à recevoir collectivement une pluralité de signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente au sein de la plage de fréquences spécifiée, et dans lequel chacun des photodétecteurs est configuré de manière à convertir un signal distinct parmi les signaux optiques en un signal de données électrique respectif présentant une fréquence RF dans une même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF. Le sous-système peut également inclure un(e) ou plusieurs antennes et composants RF configurés de manière à produire et transmettre, en fonction des signaux de données électriques générés par la pluralité de photodétecteurs PD, la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF au sein de la plage de fréquences RF spécifiée. Dans certains modes de réalisation, étant donné que les fréquences RF des signaux de données électriques délivrés en sortie par les photodétecteurs sont dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, il existe une élimination de toute nécessité de mise en œuvre, par le sous-système spatial, de quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique. Selon un mode de réalisation, le sous-système résumé ci-dessus inclut en outre des filtres au sein de trajets de signaux entre les séparateurs de faisceaux et le photodétecteurs.
Selon certains modes de réalisation, la plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le satellite est configuré de manière à produire et transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF comporte une partie de liaison descendante de la bande Ka. La partie de liaison descendante de la bande Ka peut être comprise, par exemple, entre 17,7 GHz et 20,2 GHz, et présenter par conséquent une largeur de bande de 2,5 GHz. Alternativement, la partie de liaison descendante de la bande Ka peut être comprise entre 17,3 GHz et 20,2 GHz, et présenter par conséquent une largeur de bande de 2,9 GHz.
-89D’autres variations sont également possibles et dans la portée des modes de réalisation décrits dans le présent document
Selon un mode de réalisation, un sous-système spatial d’un satellite inclut un dispositif optique récepteur, un premier amplificateur optique, un démultiplexeur de multiplexage WDM, un multiplexeur de multiplexage WDM, un second amplificateur optique et un dispositif optique émetteur. Le ou les dispositifs optiques récepteurs sont configurés de manière à recevoir un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique en provenance d’un sous-système au sol, et à délivrer en sortie un signal de liaison montante de ligne d’alimentation optique. Le premier amplificateur optique est optiquement couplé au dispositif optique récepteur, et configuré de manière à amplifier le signal de liaison montante de ligne d’alimentation optique qui est délivré en sortie à partir du dispositif optique récepteur. Le démultiplexeur de multiplexage WDM est optiquement couplé au premier amplificateur optique, et est configuré de manière à démultiplexer, et par conséquent séparer, le signal de liaison montante de ligne d’alimentation optique amplifié, qui est délivré en sortie à partir de l’amplificateur optique, en une pluralité de signaux optiques individuels présentant chacun une longueur d’onde maximale différente au sein d’une plage de longueurs d’onde optiques spécifiée. Le multiplexeur de multiplexage WDM est configuré de manière à recevoir un sousensemble des signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, et est configuré de manière à multiplexer, et par conséquent à combiner, le sous-ensemble reçu des signaux optiques sur une fibre optique unique sur laquelle chacun des signaux optiques est transporté à un même instant sur sa propre longueur d’onde optique individuelle dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée en tant qu’un signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde. Selon certains modes de réalisation, la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée peut être soit une plage de longueurs d’onde optiques contigüe, soit non contigüe, au sein d’un spectre infrarouge (IR). Le second amplificateur optique est optiquement couplé à la fibre optique unique, et est configuré de manière à amplifier le signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde qui est délivré en sortie par le multiplexeur de multiplexage WDM. Le ou les dispositifs optiques émetteurs sont configurés de manière à recevoir le signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde amplifié et, en fonction de cela, à transmettre un faisceau de liaison intersatellite (ISL) optique à un autre satellite.
Selon un mode de réalisation, étant donné que les fréquences RF du signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde sont dans une même plage de fréquences RF
-90spécifiée au sein de laquelle l’autre satellite est configuré de manière à transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, il existe une élimination de toute nécessité de mise en œuvre, par l’autre satellite, de quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison ISL optique.
Le sous-système résumé ci-dessus peut en outre inclure des filtres au sein de trajets de signaux entre le démultiplexeur de multiplexage WDM et le multiplexeur de multiplexage WDM.
Le sous-système résumé ci-dessus peut en outre inclure une pluralité de photodétecteurs, dont chacun est configuré de manière à recevoir l’un d’un sous-ensemble supplémentaire des signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, et à recevoir collectivement par conséquent le sous-ensemble supplémentaire des signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente au sein de la plage de fréquences spécifiée, et dans lequel chacun des photodétecteurs est configuré de manière à convertir un signal distinct parmi les signaux optiques dans le sous-ensemble supplémentaire en un signal de données électrique respectif présentant une fréquence RF dans une même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF. En outre, le sous-système peut inclure un(e) ou plusieurs antennes et composants RF configurés de manière à produire et transmettre, en fonction des signaux de données électriques générés par la pluralité de photodétecteurs PD, la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF au sein de la plage de fréquences RF spécifiée. Selon certains modes de réalisation, étant donné que les fréquences RF des signaux de données électriques délivrés en sortie par les photodétecteurs sont dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, il existe une élimination de toute nécessité de mise en œuvre, par le sous-système spatial, de quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique.
Le sous-système résumé ci-dessus peut en outre inclure des filtres au sein de trajets de signaux entre le démultiplexeur de multiplexage WDM et les photodétecteurs.
-91 Selon certains modes de réalisation, la plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le satellite est configuré de manière à produire et transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF inclut une partie de liaison descendante de la bande Ka. La partie de liaison descendante de la bande Ka peut être comprise, par exemple, entre 17,7 GHz et 20,2 GHz, et présenter par conséquent une largeur de bande de 2,5 GHz. Alternativement, la partie de liaison descendante de la bande Ka peut être comprise entre 17,3 GHz et 20,2 GHz, et présenter par conséquent une largeur de bande de 2,9 GHz. D’autres variations sont également possibles et dans la portée des modes de réalisation décrits dans le présent document.
Un procédé destiné à être utilisé par un sous-système spatial d’un satellite inclut les étapes consistant à recevoir un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique en provenance d’un sous-système au sol ; produire, en fonction du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique reçu, une pluralité de signaux optiques individuels présentant chacun une longueur d’onde maximale différente au sein d’une plage de longueurs d’onde optiques spécifiée ; séparer chacun d’au moins un sous-ensemble des signaux optiques individuels en une paire respective de signaux optiques, et produire par conséquent des paires individuelles de signaux optiques qui présentent chacune une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, où les signaux optiques d’une même paire présentent la même longueur d’onde maximale ; multiplexer des signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, les signaux optiques multiplexés incluant l’un des signaux optiques de chacune des paires individuelles de signaux optiques, en vue de produire par conséquent un signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde qui inclut des données qui doivent être acheminées vers un autre satellite, de sorte que l’autre satellite peut transmettre, en fonction de cela, une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF ; produire un faisceau de liaison intersatellite (ISL) optique en fonction du signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde ; et transmettre le faisceau de liaison ISL optique, à travers l’espace libre, à l’autre satellite. Selon certains modes de réalisation, étant donné que les fréquences RF du signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde sont dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle l’autre satellite est configuré de manière à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, il existe une élimination de toute nécessité de mise en œuvre, par l’autre satellite, de quelconques conversions de fréquences
-92dans le cadre de la production de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison ISL optique.
Le procédé résumé ci-dessus peut également inclure les étapes consistant à convertir chaque signal d’une pluralité de signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, en un signal de données électrique respectif présentant une fréquence RF dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, les signaux optiques convertis incluant l’autre des signaux optiques de chacune des paires individuelles de signaux optiques ; produire, en fonction des signaux de données électriques, la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF au sein de la plage de fréquences RF spécifiée ; et transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF au sein de la plage de fréquences RF spécifiée. Selon certains modes de réalisation, étant donné que les fréquences RF des signaux de données électriques résultant de la conversion sont dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, il existe une élimination de toute nécessité de mise en œuvre, par le sous-système spatial, de quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique.
Un procédé destiné à être utilisé par un sous-système spatial d’un satellite inclut les étapes consistant à recevoir un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique en provenance d’un sous-système au sol ; produire, en fonction du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique reçu, une pluralité de signaux optiques individuels qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente ; multiplexer un premier sous-ensemble des signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée en vue de produire par conséquent un signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde qui inclut des données qui doivent être acheminées vers un autre satellite, de sorte que l’autre satellite peut transmettre, en fonction de cela, une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF ; produire un faisceau de liaison intersatellite (ISL) optique, en fonction du signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde ; et transmettre le faisceau de liaison ISL optique, à travers l’espace libre, à l’autre satellite. Selon certains modes de réalisation, étant
-93donné que les fréquences RF du signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde sont dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle l’autre satellite est configuré de manière à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, il existe une élimination de toute nécessité de mise en œuvre, par l’autre satellite, de quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison ISL optique.
Le procédé résumé ci-dessus peut également inclure les étapes consistant à convertir chaque signal d’un deuxième sous-ensemble des signaux optiques, qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, en un signal de données électrique respectif présentant une fréquence RF dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF ; produire, en fonction des signaux de données électriques, la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF au sein de la plage de fréquences RF spécifiée ; et transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF au sein de la plage de fréquences RF spécifiée. Selon certains modes de réalisation, étant donné que les fréquences RF des signaux de données électriques résultant de la conversion sont dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, il existe une élimination de toute nécessité de mise en œuvre, par le sous-système spatial, de quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique.
Un sous-système spatial d’un satellite inclut un dispositif optique récepteur, un premier amplificateur optique, un multiplexeur de multiplexage WDM et un répartiteur optique. Le ou les dispositifs optiques récepteurs sont configurés de manière à recevoir au moins l’un d’un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique en provenance d’une passerelle au sol ou un faisceau de liaison intersatellite (ISL) en provenance d’un autre satellite. Le premier amplificateur optique est optiquement couplé au dispositif optique récepteur et configuré de manière à amplifier un signal optique qui est délivré en sortie à partir du dispositif optique récepteur. Le démultiplexeur de multiplexage WDM est optiquement couplé à l’amplificateur optique, et est configuré de manière à démultiplexer, et
-94par conséquent à séparer, le signal optique amplifié, lequel est délivré en sortie à partir du premier amplificateur optique, en N signaux optiques individuels présentant chacun une longueur d’onde maximale différente au sein d’une plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, dans lequel N est un nombre entier supérieur à un. Le répartiteur optique est situé en aval du démultiplexeur de multiplexage WDM, et est configuré de manière à recevoir M des N signaux optiques individuels délivrés en sortie par le démultiplexeur de multiplexage WDM, et est configuré de manière à commander la manière dont les M des N signaux optiques individuels qui sont reçus par le répartiteur optique sont fournis à des trajets de signaux en aval du répartiteur optique.
Le sous-système spatial résumé ci-dessus peut également inclure un multiplexeur de multiplexage WDM et un ou des dispositifs optiques émetteurs. Le multiplexeur de multiplexage WDM est en aval du répartiteur optique, est configuré de manière à recevoir au moins certains des M signaux optiques en provenance du répartiteur optique, et est configuré de manière à multiplexer, et par conséquent combiner, au moins certains des M signaux optiques, reçus en provenance du répartiteur optique, sur une fibre optique sur laquelle lesdits au moins certains des M signaux optiques sont transportés en même temps. En outre, un second amplificateur optique est optiquement couplé à la fibre optique, et configuré de manière à amplifier un signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde qui est délivré en sortie par le multiplexeur de multiplexage WDM. Le ou les dispositifs optiques émetteurs sont configurés de manière à recevoir le signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde amplifié et, en fonction de cela, à transmettre un faisceau de liaison intersatellite (ISL) optique à un satellite supplémentaire.
Le sous-système spatial résumé ci-dessus peut également inclure un ou plusieurs photodétecteurs en aval du répartiteur optique, chacun des photodétecteurs étant configuré de manière à recevoir i’un des signaux optiques en provenance du répartiteur optique, et à convertir le signal reçu parmi les signaux optiques en un signal de données électrique respectif. Le sous-système peut également inclure un(e) ou plusieurs antennes et composants RF configurés de manière à produire et transmettre, en fonction des signaux de données électriques générés par au moins l’un dudit un ou desdits plusieurs photodétecteurs, un ou plusieurs faisceaux de liaison descendante de service RF. En outre, le sous-système peut inclure un équipement de gestion de données et de commandes configuré de manière à recevoir au moins l’un des signaux de données électriques produits par ledit un ou lesdits plusieurs photodétecteurs, et configuré de manière à utiliser le ou les signaux de données
-95électriques pour commander au moins un aspect d’un satellite transportant le sous-système spatial ou d’une charge utile transportée par le satellite.
Aux fins du présent document, il convient de remarquer que les dimensions des diverses caractéristiques représentées dans les figures ne sont pas nécessairement à l’échelle.
Aux fins du présent document, toute référence, dans la spécification, à « un mode de réalisation », « un seul mode de réalisation », « certaines modes de réalisation », ou « un autre mode de réalisation », peut être utilisée pour décrire différents modes de réalisation ou le même mode de réalisation.
Aux fins du présent document, une connexion peut être une connexion directe ou une connexion indirecte (par exemple, par l’intermédiaire d’une ou plusieurs autres parties). Dans certains cas, lorsqu’un élément est référencé comme étant connecté ou couplé à un autre élément, l’élément peut être directement connecté à l’autre élément, ou indirectement connecté à l’autre élément par des éléments intermédiaires. Lorsqu’un élément est référencé comme étant directement connecté à un autre élément, il n’y a pas d’éléments intermédiaires entre l’élément et l’autre élément. Deux dispositifs sont « en communication » s’ils sont directement ou indirectement connectés de sorte qu’ils sont en mesure de s’échanger des signaux électroniques.
Aux fins du présent document, le terme « basé sur» peut être lu comme « basé au moins en partie sur».
Aux fins du présent document, sans contexte supplémentaire, l’emploi de termes numériques, par exemple un « premier » objet, un « deuxième » objet et un « troisième » objet, ne suggère pas nécessairement un classement des objets, mais peut plutôt être utilisé à des fins d’identification, afin d’identifier différents objets.
Aux fins du présent document, le terme « ensemble » d’objets peut faire référence à un « ensemble » d’un ou plusieurs des objets.
La description détaillée qui précède a été présentée à des fins d’illustration et de description. Elle n’est ni destinée à être exhaustive, ni à limiter l’objet revendiqué dans le présent document à la ou aux formes précises divulguées. De nombreuses modifications et variantes sont possibles à la lumière des enseignements ci-dessus. Les modes de réalisation décrits ont été choisis afin de mieux expliquer les principes de la technologie divulguée et son application pratique, en vue de permettre ainsi à d’autres hommes du métier d’utiliser au mieux la technologie dans divers modes de réalisation et avec diverses modifications
-96pertinentes pour l’usage particulier envisagé. Le champ d’application, autrement dit la portée, est destiné(e) à être défini par les revendications annexées.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS
    1. Sous-système spatial d’un satellite (100), le sous-système spatial comportant : un dispositif optique récepteur (302) configuré de manière à recevoir un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique (102u) en provenance d’un sous-système au sol et à délivrer en sortie un signal de liaison montante de ligne d’alimentation optique ;
    un premier amplificateur optique (304) optiquement couplé au dispositif optique récepteur (302) et configuré de manière à amplifier le signal de liaison montante de ligne d’alimentation optique qui est délivré en sortie à partir du dispositif optique récepteur ;
    un démultiplexeur de multiplexage par répartition en longueur d’onde (WDM) (306) optiquement couplé à l’amplificateur optique (304) et configuré de manière à démultiplexer et par conséquent séparer le signal de liaison montante de ligne d’alimentation optique amplifié, lequel est délivré en sortie à partir du premier amplificateur optique (304), en une pluralité de signaux optiques individuels présentant chacun une longueur d’onde maximale différente au sein d’une plage de longueurs d’onde optiques spécifiée ;
    un multiplexeur de multiplexage WDM (936) configuré de manière à recevoir un sousensemble des signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, et configuré de manière à multiplexer, et par conséquent combiner, le sous-ensemble reçu des signaux optiques sur une fibre optique unique sur laquelle chacun des signaux optiques est transporté à un même instant sur sa propre longueur d’onde optique individuelle dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée en tant qu’un signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde ;
    un second amplificateur optique (938) optiquement couplé à la fibre optique unique et configuré de manière à amplifier le signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde qui est délivré en sortie par le multiplexeur de multiplexage WDM (936) ; et un dispositif optique émetteur (940) configuré de manière à recevoir le signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde amplifié et, en fonction de cela, à transmettre un faisceau de liaison intersatellite (ISL) optique (152, 162) à un autre satellite (150, 160).
    -982. Sous-système selon la revendication 1, dans lequel, les fréquences RF du signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde sont dans une même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle l’autre satellite (150, 160) est configuré pour transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, produits en fonction du faisceau de liaison ISL optique (152, 162) sans conversion de fréquence.
  2. 3. Sous-système selon la revendication 1, comportant en outre :
    une pluralité de photodétecteurs (308), dont chacun est configuré de manière à recevoir l’un d’un sous-ensemble supplémentaire des signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, et à recevoir collectivement par conséquent le sous-ensemble supplémentaire des signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente au sein de la plage de fréquences spécifiée, et dans lequel chacun des photodétecteurs (308) est configuré de manière à convertir un signal distinct parmi les signaux optiques dans le sous-ensemble supplémentaire, en un signal de données électrique respectif présentant une fréquence RF dans une même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF ; et un(e) ou plusieurs antennes et composants RF (326) configurés de manière à produire et transmettre, en fonction des signaux de données électriques générés par la pluralité de photodétecteurs (308), la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF au sein de la plage de fréquences RF spécifiée ;
    dans lequel, étant donné que les fréquences RF des signaux de données électriques délivrés en sortie par les photodétecteurs (308) sont dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, il existe une élimination de toute nécessité de mise en œuvre, par le sous-système spatial, de quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique (102u).
  3. 4.
    Sous-système selon la revendication 1, comportant en outre :
    -99une pluralité de séparateurs de faisceaux (932), dont chacun est configuré de manière à séparer l’un respectif d’au moins un sous-ensemble des signaux optiques individuels qui sont délivrés en sortie à partir du démultiplexeur de multiplexage WDM (306) en une paire respective de signaux optiques, les séparateurs de faisceaux (932) étant par conséquent collectivement configurés de manière à produire une pluralité de paires individuelles de signaux optiques qui présentent chacune une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, où les signaux optiques d’une même paire présentent la même longueur d’onde maximale ;
    dans lequel le sous-ensemble des signaux optiques qui sont reçus par le multiplexeur de multiplexage WDM (936) comprend l’un des signaux optiques de chacune des paires individuelles de signaux optiques produites par la pluralité de séparateurs de faisceaux (932).
  4. 5. Sous-système selon la revendication 4, comportant en outre : une pluralité de photodétecteurs (308), dont chacun est configuré de manière à recevoir l’autre des signaux optiques de chacune des paires individuelles de signaux optiques produites par les séparateurs de faisceaux (932), et par conséquent à recevoir collectivement une pluralité de signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente au sein de la plage de fréquences spécifiée, et dans lequel chacun des photodétecteurs (308) est configuré de manière à convertir un signal distinct parmi les signaux optiques en un signal de données électrique respectif présentant une fréquence RF dans une même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF ; et un(e) ou plusieurs antennes et composants RF (326) configurés de manière à produire et transmettre, en fonction des signaux de données électriques générés par la pluralité de photodétecteurs PD, la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF au sein de la plage de fréquences RF spécifiée ;
    dans lequel, étant donné que les fréquences RF des signaux de données électriques délivrés en sortie par les photodétecteurs (308) sont dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, il existe une élimination de toute nécessité de mise en œuvre, par le sous-système spatial, de
    - 100 quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique (102u).
  5. 6. Sous-système selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comportant en outre :
    un répartiteur optique (960) en aval du démultiplexeur de multiplexage WDM (306), configuré de manière à recevoir au moins certains des signaux optiques délivrés en sortie par le démultiplexeur de multiplexage WDM (306), et configuré de manière à contrôler la manière dont lesdits au moins certains des signaux optiques qui sont reçus par le répartiteur optique (960) sont fournis à des trajets de signaux en aval du répartiteur optique (960).
  6. 7. Sous-système selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée est une plage de longueurs d’onde optiques qui est soit contigüe, soit non contigüe, au sein d’un spectre infrarouge (IR).
  7. 8. Sous-système selon la revendication 3 ou 5, dans lequel la plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le satellite est configuré de manière à produire et transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF comporte une partie de liaison descendante de la bande Ka.
  8. 9. Procédé destiné à être utilisé par un sous-système spatial d’un satellite (100), le procédé comportant les étapes ci-dessous consistant à :
    recevoir (1002) un faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique (102u) en provenance d’un sous-système au sol ;
    produire (1004), en fonction du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique reçu (102u), une pluralité de signaux optiques individuels présentant chacun une longueur d’onde maximale différente au sein d’une plage de longueurs d’onde optiques spécifiée ;
    multiplexer (1008, 1008') un premier sous-ensemble des signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, en vue de produire par conséquent un signal optique multiplexé
    - 101 par répartition en longueur d’onde qui inclut des données qui doivent être acheminées vers un autre satellite (150, 160), de sorte que l’autre satellite (150, 160) peut transmettre, en fonction de cela, une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF ;
    produire (1010, 1010') un faisceau de liaison intersatellite (ISL) optique (152, 162) en fonction du signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde ; et transmettre (1012, 1012') le faisceau de liaison ISL optique (152, 162) à travers l’espace libre à l’autre satellite (150, 160) ;
    dans lequel, étant donné que les fréquences RF du signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde sont dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle l’autre satellite (150, 160) est configuré de manière à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, il existe une élimination de toute nécessité de mise en œuvre, par l’autre satellite (150, 160), de quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison ISL optique (152, 162).
  9. 10. Procédé selon la revendication 9, comportant en outre les étapes ci-dessous consistant à :
    convertir (1009, 1009') chaque signal d’un deuxième sous-ensemble des signaux optiques, qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, en un signal de données électrique respectif présentant une fréquence RF dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF ;
    produire (1011, 1011’), en fonction des signaux de données électriques, la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF au sein de la plage de fréquences RF spécifiée ; et transmettre (1013, 1013') ia pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF au sein de la plage de fréquences RF spécifiée ;
    dans lequel, étant donné que les fréquences RF des signaux de données électriques résultant de la conversion (1009, 1009') sont dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à
    - 102transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, il existe une élimination de toute nécessité de mise en œuvre, par le sous-système spatial, de quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production de la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique (102u).
  10. 11. Procédé selon la revendication 9, comportant en outre les étapes ci-dessous consistant à :
    séparer (1006) chacun d’au moins un sous-ensemble des signaux optiques individuels en une paire respective de signaux optiques, et produire par conséquent des paires individuelles de signaux optiques qui présentent chacune une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, où les signaux optiques d’une même paire présentent la même longueur d’onde maximale ;
    dans lequel le sous-ensemble des signaux optiques, qui sont multiplexés pour produire le signal optique multiplexé par répartition en longueur d’onde, comprend l’un des signaux optiques de chacune des paires individuelles de signaux optiques produites par la séparation.
  11. 12. Procédé selon la revendication 11, comportant en outre les étapes ci-dessous consistant à :
    convertir (1009) chaque signal d’une pluralité de signaux optiques qui présentent chacun une longueur d’onde maximale différente dans la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée, en un signal de données électrique respectif présentant une fréquence RF dans la même plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, les signaux optiques convertis incluant l’autre des signaux optiques de chacune des paires individuelles de signaux optiques ;
    produire (1011), en fonction des signaux de données électriques, ia pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF au sein de la plage de fréquences RF spécifiée ; et transmettre (1013) la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF au sein de la plage de fréquences RF spécifiée ;
    dans lequel, étant donné que les fréquences RF des signaux de données électriques résultant de la conversion (1009) sont dans la même plage de fréquences RF
    -103 spécifiée au sein de laquelle le sous-système spatial est configuré de manière à transmettre la pluralité de faisceaux de liaison descendante de service RF, il existe une élimination de toute nécessité de mise en œuvre, par le sous-système spatial, de quelconques conversions de fréquences dans le cadre de la production de la pluralité
    5 de faisceaux de liaison descendante de service RF en fonction du faisceau de liaison montante de ligne d’alimentation optique (102u).
  12. 13. Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à 12, dans lequel la plage de longueurs d’onde optiques spécifiée est une plage de longueurs d’onde optiques qui
    10 est soit contigüe, soit non contigüe, au sein d’un spectre infrarouge (IR).
  13. 14. Procédé selon la revendication 10 ou 12, dans lequel la plage de fréquences RF spécifiée au sein de laquelle le satellite (100) et l’autre satellite (150, 160) sont configurés de manière à produire et transmettre une pluralité de faisceaux de liaison descendante de
  14. 15 service RF comporte une partie de liaison descendante de la bande Ka.
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