Brevet FR2604304A1 — publié le 19880325

-- 1 -- &TETE DE RECEPTION POUR MICRO-ONDES POLARISEES, ANTENNE PARA- BOLIQUE ET STATION DE RECEPTION MUNIES D'UNE TELLE TETE DE RE- CEPTION". La présente invention a pour objet une tête de ré- ception pour des micro-ondes lesquelles, pour divers canaux, présentent simultanément deux polarisations conjuguées, com- portant, en suivant l'axe de propagation des micro-ondes, un dépolariseur frontal, un collecteur guide d'onde, un sélecteur de mode, un convertisseur, et des moyens de commande de sélec- tion pour sélectionner alternativement l'une ou l'autre des dites polarisations conjuguées. La présente invention a aussi pour objet une anten- ne parabolique et une station de réception munies d'une telle tête de réception. Ce genre d'antenne est notamment utilisé pour rece- voir des signaux hertziens en provenance d'un satellite géo- stationnaire, par exemple des signaux de télévision dont la fréquence porteuse est comprise entre 10 et 13 GHz. La banalisation actuelle de la télévision par sa- tellite amène à rechercher des économies de bande passante ce qui est notamment réalisé en exploitant simultanément pour un même canal et un même satellite deux polarisations d'ondes or- thogonales ou conjuguées. Une antenne de type *grand public' doit être apte, au meilleur prix, de sélectionner alternativement une quelcon- que polarisation d'onde parmi deux afin d'accéder, au choix, à tous les programmes de télévision transmis par un satellite. Dans le brevet français n 2 377 711, une tête de réception est décrite; la sélection d'un programme de télévi- sion y met en oeuvre deux dispositifs mobiles à savoir d'une part le convertisseur d'autre part le dépolariseur frontal. La mobilité du convertisseur impose que le cable de sortie est soumis à une torsion; de ce fait le cable est sou- mis à l'usure; de plus le cable n'étant pas très souple -c'est un cable coaxial- il doit comporter une boucle libre qui est 2- encombrante, et encore le moteur de commande du mouvement du convertisseur doit être assez puissant pour tordre le cable; l'ensemble de ces contraintes a pour résultat que la tête de réception est chère et qu'elle est encombrante en volume ce qui constitue vis à vis des ondes incidentes un masque dont l'ombre portée sur la parabole est nuisible pour la qualité de la réception. La présente invention a pour but de supprimer ces inconvénients. A cet effet, une tête de réception conforme à l'in- vention est particulièrement remarquable en ce que les dits moyens de commande de sélection sont réalisés par la seule ro- tation d'un angle égal à U/2 du dit dépolariseur frontal le- quel est monté rotatif autour du dit axe de propagation, tous les autres dits éléments de la tête de réception étant fixes. Avec la seule rotation du dépolariseur frontal la sélection de deux ondes conjuguées est réalisée au moindre coût et avec une excellente qualité. En effet le dépolariseur frontal est une pièce lé- gère et donc facile à faire tourner et à guider en rotation;de ce fait l'ombre portée est réduite au minimum. Une telle tête de réception est conçue pour rece- voir des ondes d'un seul type de polarisation parmi deux types à savoir un premier type dit rectiligne X,Y, ou un deuxième type dit circulaire D, G; la rotation du seul dépolariseur frontal permet en effet de sélectionner X ou Y dans un cas, D ou G dans l'autre cas, mais pas les deux. Pour être utilisable dans les deux cas, une tête de réception conforme à l'invention est particulièrement remar- quable en ce que le dit collecteur guide d'onde comporte un logement pour y loger, ou non, un dépolariseur de changement de type, la présence, ou la non-présence, dans le dit logement du dit dépolariseur de changement de type ayant pour effet de permettre respectivement la réception des ondes de l'un, ou de l'autre, type parmi les deux types de polarisation. Ainsi une tête de réception est capable au moindre - 3 - coût de recevoir et de sélectionner tous les types d'onde quelle que soit la polarisation; le fait de l'adjonction, ou non, du dépolariseur de changement de type n',est pas un incon- vénient pour une utilisation domestique grand public; en effet une antenne ne peut, à un moment donné, être pointée que vers un seul satellite, ou groupe de satellites, émettant toujours soit en X, Y soit en D, G, quel que soit le canal, autrement dit il n'y a pas de situation mixte X,Y et D,G et il est aisé lors de l'installation de l'antenne chez l'usager d'adjoindre ou non le dépolariseur de changement de type selon la direc- tion qui est visée. Une tête de réception selon l'invention comporte donc deux versions de réalisation selon que le dépolariseur de changement de type est présent ou non. Une telle tête de réception est en général utili- sée au foyer d'une antenne parabolique laquelle est installée & l'extérieur, sur le toit ou sur le balcon par exemple; une station de réception complète comporte en outre un équipement intérieur de sélection de canal, il est alors particulièrement avantageux que la tête de réception comporte un moteur pour commander le mouvement de rotation du dit dépolariseur fron- tal, et que le dit équipement de sélection de canal comporte des moyens de contrôle pour contrôler le dit moteur. La présente invention sera mieux comprise & l'aide de la description, non limitative, d'un exemple de réalisation ci-après décrit à l'aide des figures jointes. La figure 1 représente schématiquement une station de réception. La figure 2 représente les 2 modes opératoires de chacune des deux versions de tête de réception selon l'inven- tion. La figure 3 représente les positions des éléments de la tête de réception. La figure 4 représente une tête de réception selon l'invention. Sur la figure 1, une station de réception est sché- matiquement représentée dans un exemple d'installation domes- -4- tique chez un usager; la station comporte un équipement de sé- lection de canal (ESC) généralement installé à l'intérieur,et une tête de réception (TR) disposée au foyer et dans l'axe de l'antenne parabolique (P) laquelle est représentée située sur un balcon (B); l'axe du réflecteur parabolique pointe vers-un satellite (SAT) dans la direction de la flèche; les microondes incidentes (MOI) sont réfléchies vers le foyer de la parabole; la tête de réception (TR) constitue la partie principale de l'antenne puisque c'est là que sont collectées les micro- ondes pour engendrer un signal électrique utilisable; le signal électrique est transmis à l'équipement intérieur (ESC) par un cable coaxial (COAX); l'élément (TR) est fixé sur le réflecteur parabolique par des pieds de fixation (PF) généra- lement au nombre de trois. Les éléments représentés sur la figure 1 sont bien connus, mais il convient de bien souligner que certains élé- ments portent, involontairement, préjudice au bon fonctionne- ment de l'ensemble à cause de l'effet d'écran, ou d'ombre por- tée, qu'ils exercent-entre les micro-ondes et la parabole; il s'agit des pieds (PF), du cable (COAX) et de la tête de récep- tion (TR). Il est clair que pour réduire le prix de l'ensem- ble, et améliorer la qualité de la réception des ondes, il convient de réduire le poids, l'encombrement, la complexité de ces éléments tout en conservant leurs qualités fonctionnelles; par exemple en réduisant le poids de la tête de réception (TR) on peut gagner sur son volume et sur la taille des pieds (PF) et donc réduire l'ombre portée. Dans les antennes connues, comme celle décrite dans le brevet cité, il y a de multiples pièces mobiles notamment le convertisseur, d'o les inconvénients déjà mentionnés: né- cessité d'un moteur puissant, torsion du cable,...; on connait par ailleurs, pour éviter la rotation du convertisseur, la technologie du joint tournant qui est appliquée au guide d'on- de mais cette technologie est délicate, car il faut maintenir une continuité électrique lors de la rotation; c'est une solu- tion chère et, de ce fait, elle ne constitue pas une solution satisfaisante au problème technique mentionné ci-dessus. - Le but de l'invention est de simplifier la tête de réception pour réaliser une antenne grand public bon marché avec un fonctionnement efficace et de longue durée. Ce but est notamment atteint en minimisant le nombre de pièces mobiles de la tête de réception et l'ombre portée sur le réflecteur parabolique. Selon l'invention, une tête de réception satisfai- sante ne comporte qu'une pièce mobile, le dépolariseur fron- tal; c'est une pièce légère, cas du dépolariseur à lame dié- lectrique classique, qu'il est aisé de faire tourner avec un petit moteur peu encombrant. Le principe de fonctionnement d'une telle antenne est détaillé à la figure 2 avec ses deux versions selon les caractéristiques du satellite vers lequel l'antenne est poin- tée. La tête de réception (TR) est constituée d'un dépo- lariseur frontal mobile (POM), d'un collecteur guide d'onde (COG), d'un sélecteur de mode (SM), et d'un convertisseur (co); le signal sélectionné est transmis électriquement dans le cable (COAX). Dans le tableau ci-dessous la transformation des ondes dans un dépolariseur est brièvement rappelée: les micro-ondes incidentes (HOI) sortent du dépolariseur transformées en micro-ondes de sorties (MOS); les ondes circu- laires à deux polarisations conjuguées (D pour droite, G pour gauche) deviennent des ondes rectilignes à deux polarisations conjuguées (X pour horizontal, Y pour vertical) et réciproque- ment; selon la position du polariseur/dépolariseur -les deux positions P et P sont à 1/2 l'une de l'autre- une onde incidente Di devient respectivement Y ou X, une onde incidente Gi devient respectivement X ou Y, etc... - 6 - i I I INOII.OS l l X P=i>^ P=11 1 l l lI IDil Y I X III I IGil x I Gi I I I Y 1 1 1 1 JXi | D | G | Ixi D G I I I IYi G I D I I a I 1 Les deux types de polarisation, circulaire et rectiligne, sont exclusifs l'un de l'autre. La première version, figure 2a et figure 2b, est convenable pour un satellite qui émet des micro-ondes (MOI) d'un type circulaire avec deux polarisations incidentes conjuguées possibles droite et gauche (Di et Gi); à un moment donné l'usager n'est intéressé que par un'seul programme c'est à dire une seule polarisation, soit Di, soit Gi; l'invention tire parti de cette constatation. La figure 2a montre comment, dans une première po- sition (P) du dépolariseur mobile (POM) les ondes circulaires incidentes (Di, Gi) deviennent des ondes rectilignes (X,Y); après le passage dans le guide d'onde (COG), le sélecteur de mode (SM) conserve en seule onde X laquelle est convertie par le convertisseur (CO) en un signal électrique qui, dans le cas de la figure 2a, est représentatif de l'onde circulaire inci- dente droite Di. Dans le cas de la figure 2b, similairement au cas de la figure 2a, mais avec une deuxième position (P) du dépo- lariseur frontal (POM), le signal électrique est maintenant représentatif de l'onde circulaire incidente gauche Gi. -7- Les figures 2c et 2d correspondent à la version de la tête de réception convenable pour un satellite qui émet des micro-ondes d'un type rectiligne avec deux polarisations inci- dentes conjuguées possibles horizontale et verticale (Xi et Yi); la constitution de la tête de réception est identique à celle des figures 2a et 2b sauf que dans le collecteur guide d'onde (COG) il a été ajouté un dépolariseur fixe (POF) pour réaliser le changement de version. Les ondes incidentes Xi, Yi deviennent des ondes circulaires (D et G) en traversant le dé- polariseur mobile (POM); le dépolariseur fixe (POF) transforme ces ondes en (X et Y) de telle sorte que le signal électrique présent sur le cable (COAX) est maintenant représentatif soit de l'onde incidente Xi dans le cas de la figure 2c, soit de l'onde incidente Yi dans le cas de la figure 2d. La réalisation matérielle d'une telle tête de ré- ception avec ses deux versions ne pose pas de problème parti- culier puisque chaque constituant pris isolément est simple et bien connu de l'homme de l'art; le progrès technique réalisé par l'invention réside précisément dans cette simplicité de réalisation qui ne met en oeuvre qu'un simple dépolariseur frontal (POM) rotatif d'un angle X/2 autour d'un axe avec deux positions de fonctionnement, auquel on adjoint, ou non, un autre dépolariseur fixe optionnel (POM); cette simplicité est à rapprocher de la complexité des réalisations antérieurement connues pour résoudre le problème de la réception des diverses polarisations des micro-ondes. Un avantage notable résulte de ce que le cable (COAX) n'est plus tordu: d'une part il ne s'abime pas mécani- quement, d'autre part il peut être fixé de telle sorte que son ombre portée soit nulle. De préférence un dépolariseur à lame diélectrique classique est utilisé plutôt qu'un dépolariseur à méandres comme celui indiqué dans le brevet cité. De préférence un radome peut être directement in- -- 8 -- -8- corporé au dépolariseur mobile, ainsi l'intérieur de la tête de réception est protégé des intempéries. Sur la figure 3 les positionnements dans l'espace des divers composants de la tête de réception sont représen- tés. Avec les figures 3a et 3b on voit les deux posi- tions de fonctionnement de la tête de réception pour ondes circulaires, c'est à dire avec un seul dépolariseur. Avec les figures 3c et 3d on voit les deux posi- tions de fonctionnement de la tête de réception pour ondes rectilignes, c'est à dire avec deux dépolariseurs. Le plan du dépolariseur fixe (POF) est incliné d'un angle de 45 par rapport à l'axe principal du guide d'onde d'entrée du convertisseur (CO). Le plan du dépolariseur mobile (POM) est soit dans le même plan que le dépolariseur fixe (POF) cas des figures 3a et 3c, soit dans un plan perpendiculaire au dépolariseur fixe (POF) cas des figures 3b et 3d. Les dépolariseurs sont ici représentés comme des lames diélectriques de faible épaisseur ayant la forme d'un rectangle pourvu d'une pointe; cette représentation n'est évi- demment pas limitative car il existe déjà de multiples formes de dépolariseur, chaque forme étant choisie, plus ou moins em- piriquement, en fonction de multiples paramètres: dimensions du guide d'onde, fréquences de fonctionnement prévues, etc... Il est avantageux de motoriser le mouvement du dé- polariseur mobile; cette motorisation ne présente pas de dif- ficulté technique particulière en elle-même d'autant que seu- lement un petit moteur est suffisant puisque le mouvement n'est contrarié que par des frottements. Un exemple non limitatif d'une telle réalisation est dessiné en perspective sur la figure 4 dans laquelle n'est représenté que la tête de réception (TR) de la figure 1. Les repères sont les mêmes que ceux de la figure 2 à savoir: dépolariseur mobile (POM), collecteur guide d'onde (COG), dépolariseur fixe (POF) optionnel, convertisseur (CO). -9- Les ailes (AI) correspondent aux points de fixation sur les - pieds de fixation (PF de la figure 1). Le moteur (COM) de commande est bridé directement sur le corps du guide d'onde et un pignon (P) fixé sur l'axe du moteur vient engrenner un secteur denté (SD) solidaire du dépolariseur mobile (PON). Le moteur est commandé à partir de l'équipement intérieur de sélection (repère ESC de la figure 1) d'une manière connue. Le secteur denté (SD) est un mode préférentiel de réalisation avec un moteur qui tourne alter- nativement dans chacun des deux sens et qui s'arrête automati- quement lorsque le pignon (P) arrive à la fin du secteur denté (SD) en détectant, par exemple, une sur-consommation de cou- rant électrique. Il serait possible que le secteur denté soit en fait une couronne dentée avec un moteur tournant dans un seul sens et un dispositif adéquat pour arrêter le moteur lorsque le dépolariseur mobile atteint la position recherchée. Il est à remarquer qu'une tête de réception confor- me à l'invention est très compacte, même avec un moteur, de telle sorte que son ombre portée sur le réflecteur parabolique est extrêmement réduite. - 10 - REVENDICATIONS: 1. Tête de réception pour des micro-ondes les- quelles, pour divers canaux, présentent simultanément deux po- larisations conjuguées, comportant, en suivant l'axe de propa- gation des micro-ondes, un dépolariseur frontal, un collecteur guide d'onde, un sélecteur de mode, un convertisseur, et des moyens de commande de sélection pour sélectionner alternative- ment l'une ou l'autre des dites polarisations conjuguées ca- ractérisée en ce que les dits moyens de commande de sélection sont réalisés par la seule rotation d'un angle égal à T/2 du dit dépolariseur frontal lequel est monté rotatif autour du dit axe de propagation, tous les autres dits éléments de la tête de réception étant fixes. 2. Tête de réception selon la revendication 1, carac- térisée en ce que la dite rotation d'un angle égal à 1/2 du dit dépolariseur frontal s'effectue alternativement dans un sens puis dans l'autre pour passer d'une position de sélection à l'autre. 3. Tête de réception selon la revendication 1 ou 2 ca- ractérisée en ce que le dit dépolariseur frontal rotatif est muni d'un radome. 4. Tête de réception selon la revendication 1, 2 ou 3, les dites microondes pouvant comporter indifféremment un type de polarisation parmi deux types de polarisation à savoir un premier type dit rectiligne X,Y, ou un deuxième type dit cir- culaire D,G, caractérisée en ce que le dit collecteur guide d'onde comporte un logement pour y loger, ou non, un dépolari- seur de changement de type, la présence, ou la non-présence, dans le dit logement du dit dépolariseur de changement de type ayant pour effet de permettre respectivement la réception des ondes de l'un, ou de l'autre,type parmi les deux types de po- larisation. 5. Antenne parabolique caractérisée en ce qu'elle com- porte une tête de réception selon l'une quelconque des reven- dications 1, 2, 3 ou 4. - 11 - 6. Station de réception comportant une antenne parabolique selon la revendication 5 et un équipement de sélection de canal, caractérisée en ce que la tête de réception comporte en outre un moteur pour commander le mouvement de rotation du dit dépolariseur frontal, et en ce que le dit équipement de sélection de canal comporte des moyens de contrôle pour contrôler le dit moteur.