Brevet FR2676600A1 — publié le 19921120

La présente invention concerne l'orientation du diagramme de rayonnement d'une antenne portée par un mobile terrestre, pour assurer une liaison radioélectrique entre ce mobile et un émetteur fixe par rapport à la terre, en particulier un satellite geostationnaire. On cherche généralement dans les liaisons avec les mobiles à assurer une bonne réception du signal quelle que soit la position du mobile sur la zone de service et quelle que soit son orientation. Deux types d'antennes sont généralement utilisés. Premier type Des antennes omnidirectionnelles (ou quasi-omnidirectionnelles) sans parties mobiles, qui présentent un gain approximativement constant dans toutes les directions où l'on peut voir l'émetteur ; Deuxième type Leur principe repose sur l'estimation de la direction de l'émetteur, et l'orientation de l'antenne de réception dans la direction estimée, elles permettent ainsi d'assurer un gain plus élevé que les antennes fixes dans la direction de propagation et améliorent sensiblement le bilan de la liaison. La présente invention concerne une antenne du deuxième type. Le but de l'invention est d'assurer le pointage par des moyens simples, efficaces et parfaitement fiables. Selon l'invention, on utilise le champ magnétique terrestre environnant pour constituer une orientation de référence et on asservit à cette orientation la direction du diagramme de rayonnement de l'antenne. Un dispositif typique de mise en oeuvre de l'invention comporte sur le mobile des moyens pour détecter l'orientation du champ magnétique terrestre environnant et des moyens pour asservir à cette orientation la direction du diagramme de rayonnement de l'antenne. Les moyens pour détecter l'orientation du champ magnétique terrestre environnant peuvent être très simples, par exemple un aimant monté sur le mobile de façon à pouvoir s'orienter librement dans ledit champ. D'autres particularités avantageuses de certains modes de réalisation de l'invention sont indiquées ci-après - l'aimant est solidaire d'une partie de l'antenne dont la position détermine l'orientation du diagramme de rayonnement de l'antenne unifiant ainsi l'estimation de direction du signal reçu et l'orientation de l'antenne de réception au sein d'un même dispositif simple ; par exemple, l'antenne comporte un réflecteur métallique et l'aimant est solidaire du réflecteur - l'antenne comporte des moyens aptes à détecter l'orientation en site de l'aimant et à utiliser cette détection pour définir l'orientation du diagramme de rayonnement de l'antenne ; ceci permet en particulier un traitement de l'information "orientation en site de l'aimant" (par filtrage, biais variable, moyennage, etc...) pour optimiser l'action d'orientation de l'antenne de réception - l'antenne comporte des moyens fixes répartis sur le mobile et aptes à déterminer chacun un diagramme de rayonnement d'antenne suivant une orientation déterminée et dépendant de la position du moyen sur le mobile et l'aimant est solidaire d'un moyen associé apte à activer celui desdits moyens répartis qui se trouvent dans une position d'activation par rapport à l'aimant - l'aimant est monté en rotation libre autour d'un axe ; l'antenne comporte un élément rayonnant qui s'étend suivant ledit axe - le dispositif comporte une plaque métallique à fixer sur le mobile, cette plaque supportant à rotation l'aimant et supportant un radome fixe dans lequel est située l'antenne. On décrira ci-après, à titre exemple, une réalisation d'un dispositif conforme à l'invention, en référence à la figure unique du dessin joint qui est un schéma du dispositif. Le dispositif représenté comporte une antenne constituée d'un élément rayonnant 1 et d'un réflecteur 2. L'élément rayonnant 1 s'étend suivant un axe vertical AA' et est fixé sur une plaque de support 3 à mettre en place sur le mobile, par exemple sur le toit d'un véhicule. I1 est alimenté en énergie électrique par des moyens connus en soi et non représentés. Le réflecteur 2 est une portion de tôle cylindrique solidaire d'un aimant permanent 4. L'aimant est horizontal et monté à rotation sur le support 3 de façon à tourner librement autour de l'axe A'A, le montage comportant par exemple un roulement entre le support de l'aimant. Le réflecteur cylindrique 2 est fixé à l'aimant en sorte que l'axe du cylindre se confonde avec l'axe A'A En variante, l'élément rayonnant 1 est également porté par l'aimant suivant l'axe A'A et son alimentation électrique est effectuée par un contact électrique tournant ou par couplage magnétique ou électrique sans contact (exemple couplage capacitif). L'antenne est protégée par un radome 5 fixé au support 3. De préférence, la radome est partiellement métallisée, ce qui modifie les caractéristiques radioélectriques de l'antenne. L'antenne ainsi constituée trouve sa principale application dans le domaine des liaisons par satellite géostationnaire avec les mobiles. Elle peut également être utilisée pour les liaisons avec des émetteurs sol situés à grande distance du mobile, c'est-à-dire des émetteurs dont la direction vue de l'émetteur est peu variable en fonction de la position du mobile. L'ensemble (5) est généralement fixé sur le toit du véhicule et suit le mouvement du véhicule. La pièce aimantée conserve à la partie mobile de l'antenne une orientation prédéfinie (par exemple à 100 de l'axe N/S) quelle que soit l'orientation du véhicule support. L'antenne présentera donc un maximum de gain dans une direction indépendante du mouvement du véhicule, et correspondant à la direction de l'émetteur. Compte tenu des variations locales du champ magnétique terrestre, on peut envisager un dispositif complémentaire de réglage destiné à faire correspondre le maximum de gain de l'antenne de réception avec la direction de l'émetteur ; ce réglage est fait quand le mobile est à l'arrêt, et peut être obtenu par rotation du réflecteur 2 par rapport à l'aimant permanent 4, grâce à des moyens connus en soi et non représentés ; une fois le réglage obtenu, le réflecteur 2 et l'aimant permanent 4 sont solidaires, conformément à la description ci-dessus. Le gain de l'antenne pourra être ajusté dans une certaine plage en modifiant la forme du réflecteur et sa position par rapport à l'axe Nord-Sud défini par l'aimant. REVENDICATIONS 1. Procédé pour orienter le diagramme de rayonnement d'une antenne portée par un mobile vers un émetteur fixe par rapport à la terre, dans lequel on utilise le champ magnétique terrestre environnant pour constituer une orientation de référence et on asservit à cette orientation la direction du diagramme de rayonnement de l'antenne. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on dispose un aimant sur le mobile en sorte qu'il puisse s'orienter librement dans le champ magnétique terrestre environnant et on asservit à la direction de l'aimant du diagramme de rayonnement de l'antenne. 3. Dispositif pour orienter le diagramme de rayonnement d'une antenne portée par un mobile vers un émetteur fixe par rapport à la terre, caractérisé en ce qu'il comporte sur le mobile des moyens (4) pour détecter l'orientation du champ magnétique terrestre environnant et des moyens (2) pour asservir à cette orientation la direction du diagramme de rayonnement de l'antenne. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens pour détecter l'orientation du champ magnétique terrestre environnant comprennent un aimant (4) monté sur le mobile de façon à pouvoir s' orienter librement dans ledit champ. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'aimant (4) est solidaire d'une partie (2) de l'antenne dont la position détermine l'orientation du diagramme de rayonnement de l'antenne. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'antenne comporte des moyens aptes à détecter l'orientation de l'aimant et à utiliser cette détection pour définir l'orientation du diagramme de rayonnement de l'antenne. 7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'antenne comporte un moteur qui reçoit en entrée une information d'angle en correspondance de l'orientation de l'aimant, ledit moteur commandant l'orientation d'une pièce apte à déterminer l'orientation du diagramme de rayonnement de l'antenne. 8. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'antenne comporte des moyens fixes répartis sur le mobile et aptes à déterminer chacun un diagramme de rayonnement d'antenne suivant une orientation déterminée dépendant de la position du moyen sur le mobile et l'aimant est solidaire d'un moyen associé apte à activer celui desdits moyens répartis qui se trouvent dans une position d'activation par rapport à l'aimant. 9. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'antenne comporte un réflecteur métallique (2) et en ce que l'aimant (4) et le réflecteur sont solidaires. 10. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'aimant (4) est monté à rotation libre autour d'un axe. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'antenne comporte un élément rayonnant (1) qui s'étend suivant ledit axe. 12. Dispositif selon une ou plusieurs des revendications 5 et 9 à 11, caractérisé en ce que le dispositif comporte une plaque métallique (3) à fixer sur le mobile, cette plaque supportant à rotation libre l'aimant (4) et supportant un radome (5) fixe dans lequel est située l'antenne. 13. Application d'un procédé selon la revendication 1 ou 2 et/ou d'un dispositif selon l'une des revendications 3 à 12 à l'orientation du diagramme de rayonnement d'une antenne vers un satellite géostationnaire.