Brevet FR2674401A1 — publié le 19920925

INSTALLATION DE TELECOMMUNICATION PAR SATELLITES APTE A INTE R ESSER PLUSIEURS ZONES DE COUVERTURE La présente invention se rapporte à une installation de télécommunication par satellites, cette installation étant apte à intéresser plusieurs zones de couverture terrienne distinctes Elle s'applique en particulier au domaine de la télévision directe pour plusieurs zones géographiques de couverture. Les satellites de télévision directe connus actuellement sont prévus pour arroser une zone de couverture terrienne déterminée avec un nombre de canaux déterminé et un taux de sécurité, ou redondance, satisfaisant. Pour les standards de télévision actuels, de type D 2-MAC par exemple, il est prévu un amplificateur à Tube à Ondes Progressives (T O P) par canal, cet amplificateur étant d'une puissance allant actuellement de 50 à 130 watts. Dans ces conditions, un certain nombre d'amplificateurs de remplacement, fonctionnant en redondance, doit équiper le système pour pallier à une défaillance de l'un ou de l'autre de ces amplificateurs de puissance. Il ne suffit cependant pas, aux yeux des utilisateurs, de prévoir un nombre suffisant d'amplificateurs ( 130 watts) de remplacement dans le satellite lui-même, car ce satellite peut lui-même tomber en panne pour diverses raisons. Pour une parfaite sécurité, on est donc conduit à prévoir actuellement deux satellites aptes à arroser la zone de couverture par les mêmes canaux Si par exemple un satellite doit relayer cinq programmes de télévision D 2-MAC, il pourra comporter lui-même cinq amplificateurs à T O P (de 130 watts par canal), et il lui sera adjoint un autre satellite de secours comportant lui aussi cinq amplificateurs à T O P (de 130 watts). Lors du lancement d'un satellite de télévision directe effectué à l'heure actuelle, il est pratiquement indispensable, pour rentabiliser ce satellite non seulement maintenant, mais aussi dans les quelques années à venir, que celui-ci soit apte à relayer les émissions de Télévision Haute-Définition que l'on envisage très sérieusement de mettre prochainement sur le marché. La difficulté réside alors dans le fait que cette future Télévision Haute-Définition nécessite d'avoir, dans le satellite répéteur, des amplificateurs de puissance très supérieure à ceux actuellement utilisés. Par exemple, un canal en standard HD-MAC nécessitera à l'avenir un amplificateur de 230 watts là o actuellement un amplificateur de 130 watts est suffisant pour un canal en standard D 2-MAC. La solution actuellement conseillée consiste à équiper les satellites, actuellement destinés aux canaux D 2-MAC, avec des amplificateurs surdimensionnés pour être aptes à transmettre dans le futur des canaux en standard HD-MAC. En reprenant les données numériques précédentes, ceci signifie qu'il faut prévoir, pour une zone de couverture, deux satellites comportant chacun cinq amplificateurs à T O P de 230 watts. Pour couvrir deux zones distinctes, il faut donc, dans ce concept actuel, prévoir en tout jusqu'à quatre satellites surdimensionnés de ce type Cette solution a pour inconvénient de représenter un investissement très lourd, réalisé en vue d'un marché futur et à caractère on ne peut plus hypothétique, car l'on ne sait pas à l'heure actuelle si vraiment et quand la Télévision Haute Définition va être mise sur le marché. L'invention vise à remédier à cet inconvénient en proposant une solution plus simple et plus économique, basée sur l'utilisation d'un système à caractère évolutif en fonction des besoins du marché, adapté au départ pratiquement uniquement aux besoins du marché actuel et capable d'évoluer ensuite au fur et à mesure des besoins futurs dûs en particulier à une introduction, progressive ou non, de la Télévision Haute Définition Elle se rapporte à cet effet à une installation de télécommunications par satellites répéteurs géostationaires, en particulier à une installation de télévision directe, apte à intéresser au moins deux zones de couverture terrienne T 1,T 2 destinées à recevoir chacune des canaux d'émission déterminés et pouvant être de deux types: soit d'un premier type, par exemple télévision D 2-MAC, nécessitant, sur un satellite, un amplificateur de moyenne puissance par canal, par exemple 130 watts; soit d'un deuxième type, par exemple télévision HD- MAC nécessitant pour sa part un amplificateur par canal de puissance pouvant être presque deux fois supérieure, par exemple 230 watts; seuls essentiellement les canaux du premier type étant prévus au départ, et cette installation qui est à caractère évolutif, comportant au départ au moins deux satellites répéteurs 51,52, identiques et aptes chacun à couvrir, par des faisceaux multiples, chacune de ces zones T 1,T 2, ces deux satellites identiques étant équipés ensemble d'un nombre d'amplificateurs de moyenne puissance, soit 130 watts dans l'exemple précité, suffisant pour alors assurer la redondance souhaitée en matière de canaux, d'amplificateurs, et de satellites, des moyens étant prévus sur chaque satellite pour coupler ultérieurement en parallèle au moins deux amplificateurs de moyenne puissance ( 130 watts) à chaque fois que l'on désirera mettre en route un canal du deuxième type (HD- MAC dans l'exemple précité), et pour, lorsqu'en particulier les nécessités de redondance l'exigeront alors, mettre en orbite à chaque fois au moins un satellite supplémentaire 53, identique aux premiers 51,52 et donc apte lui aussi à arroser chacune de ces zones de couverture T 1,T 2. De toute façon, l'invention sera bien comprise, et ses avantages et autres caractéristiques ressortiront, lors de la description suivante d'un exemple non limitatif de réalisation, en référence au dessin schématique annexé dans lequel: Figure 1 est une configuration de cette installation en début de vie; Figure 2 est une configuration de cette même installation en fin de vie; et Figure 3 est un schéma électronique, synoptique et très rudimentaire, de l'un des satellites équipant cette installation. En se reportant à la figure 1, il s'agit d'une installation de télévision directe apte à "arroser" deux zones distinctes de couverture terrienne Tl et T 2 La zone Tl doit recevoir en début de vie par exemple cinq émissions de télévision distinctes correspondant à cinq premiers canaux en standard D 2-MAC Cl à C 5, tandis que la zone T 2 doit recevoir cinq autres émissions distinctes correspondant à cinq seconds canaux C 6 à C 10 en standard D 2-MAC. Dans cet exemple, la redondance minimale exigée par les utilisateurs est: d'un canal pour chaque canal; * d'un amplificateur de puissance pour chaque amplificateur de puissance; et d'un satellite pour chaque satellite. Pour satisfaire ces exigences, l'installation de début de vie de la figure 1 comporte, selon un exemple nullement figé, deux satellites répéteurs géostationnaires Si et 52, qui sont identiques et dont les antennes de réémission respectives 1 et 2 sont des antennes qui possèdent chacune deux zones de couverture (Tl et T 2) sur deux accès distincts, et qui peuvent par suite réémettre chacune deux faisceaux distincts: l'antenne 1 du satellite Si: un faisceau Fi vers la zone terrienne Tl et un faisceau F 2 vers la zone terrienne T 2; et l'antenne 2 du satellite 52: un faisceau Fi vers la zone Tl et un faisceau F 2 vers la zone T 2. Chaque satellite Si et 52 est équipé d'une antenne de réception, respectivement 3 et 4, qui reçoit une onde multiplexée, respectivement El et E 2 émise par une antenne au sol, respectivement 5 et 6, reliée à la station terrestre d'émission 7. Dans la configuration de départ représentée en figure 1, chaque satellite est équipé de douze amplificateurs à T O P de chacun 130 watts, suffisant chacun pour un canal en standard D 2-MAC, et dont, pour le satellite Si: cinq sont utilisés en permanence pour arroser, selon le faisceau Fi, la zone de couverture Tl par les cinq émissions correspondant aux cinq canaux Ci à C 5 précités; cinq autres sont utilisés, selon le faisceau F 2, comme canaux de secours pour la zone T 2, et peuvent donc réémettre l'un ou l'autre, ou l'ensemble, des cinq canaux C 6 à C 10 qui correspondent aux cinq émissions destinées à cette zone de couverture T 2; les deux derniers, qui pourraient être omis dans une autre configuration mais qui ont un grand intérêt en début de milieu de vie comme on le verra ci-après, peuvent être utilisés en redondance de tubes ou de canaux pour suppléer à une défaillance dans le faisceau Fl ou même dans le faisceau de secours F 2. De manière symétrique, le faisceau F'2 du satellite 52 contient les cinq émissions de canaux C 5 àCl O destinées à la zone T 2, tandis que le faisceau F'1 contient les cinq canaux de secours pour la zone Tl. A ce stade, toutes les redondances souhaitées sont satisfaites aussi bien du point de vue des T O P et canaux que des satellites, puisque si l'un des satellites Si ou 52 tombe en panne, les zones Tl et T 2 continuent à être arrosées, en attendant la réparation ou le lancement d'un satellite de remplacement, par l'autre satellite 52 ou Si Dans un tel cas, le fait d'avoir douze amplificateurs au lieu de dix par satellite permet même de maintenir un certain taux de redondance de tubes ou canaux. Par ailleurs, comme on le verra maintenant à l'examen de la figure 3, chaque satellite est conçu pour que puissent être réalisés un vol des couplages en parallèle d'amplificateurs deux à deux, chaque couplage de ce type permettant, à partir de deux amplificateurs de 130 watts chacun, d'obtenir un seul amplificateur de plus de 230 watts, donc capable d'amplifier un signal de canal télévision en standard haute-définition HD-MAC. On reconnaît sur cette figure 3 l'antenne de réception 3 du satellite Si, ainsi que son antenne de réémission 1 à deux couvertures et accès distincts. Le signal capté par l'antenne 3 est traité par un dispositif 8 de réception, transposition, et démultiplexage, qui est relié à l'organe central 9 de commande du satellite par une liaison bi- directionnelle 10. Le dispositif 8 est relié, par la liaison multiple 11, à un organe 12 de commutation, règlage de phases et d'amplitudes, ainsi que de couplage deux à deux et de pré-amplification, qui est lui-même relié à l'organe central de commande 9 par une liaison multiple bi- directionnelle 13. Les douzes sorties 14 de cet organe 12 sont reliées aux entrées des douze amplificateurs Ai à A 12, à T.O P de chacun 130 watts, dont les sorties respectives sont connectées à un dispositif 15 de mesure de phases et d'amplitudes, ainsi que de couplage deux à deux, qui est lui- même relié à l'organe central de commande 9 par une liaison bi-directionnelle multiple 16. Les signaux, couplés deux-à-deux ou non, en sortie du dispositif 15 sont appliqués, via la liaison multiple 17, au multiplexeur 18 qui est d'une part relié à l'organe central 9 par une liaison bi- directionnelle 19 et d'autre part relié à l'antenne d'émission bi- faisceau 1 par la double-liaison 20. En vol, l'organe central 9 reçoit, de la station au sol, des ordres de couplage et/ou de commutation des amplificateurs Ai à A 12 En cas de simple commutation, pour remplacer par exemple un amplificateur défaillant par un autre, il commande simplement, via la liaison 13, la commutation d'interrupteurs hyperfréquence compris dans le dispositif 12 En cas de demande de couplage en parallèle de deux amplificateurs (pour obtenir un amplificateur forte puissance apte à fonctionner pour une émission en standard HD-MAC), il mesure, par le circuit et la liaison 16, les relations de phases et d'amplitudes en sortie de ces deux amplificateurs, et réalise en conséquence, dans le circuit 12 et via la liaison 13, les règlages de phases et d'amplitudes d'entrée aptes à permettre le couplage en parallèle de ces deux amplificateurs. En revenant maintenant à la figure 1, il est supposé que l'on veuille progressivement émettre, en direction des zones Tl et T 2, chacune des cinq émissions destinées respectivement à ces zones, en standard haute- définition HD-MAC selon des canaux C'1 à C'10, au lieu de les émettre en standard D 2-MAC comme au départ selon les canaux Cl à C 10. Le remplacement des canaux Ci dans le faisceau Fl et C 6 dans le faisceau F'2 par les canaux haute- définition correspondants C'i et C'6 se fait très simplement en couplant, dans chaque satellite, le onzieme et le douzième amplificateur (All et A 12 dans le satellite Si de la figure 3) respectivement sur l'amplificateur (Ai et A 6 pour le satellite Si) qui correspondait jusqu'alors au canal à remplacer, respectivement le canal normalement émis et le canal de secours pour l'autre zone On obtient' ainsi, par une simple opération de couplage, une structure à deux zones couvertes respectivement, avec la redondance souhaitée satisfaite à tous points de vue, chacune par quatre émissions en standard classique D 2-MAC et une émission en standard nouveau HD-MAC. Pour aller alors de l'avant, c'est à dire remplacer dans chaque zone une autre émission en standard ancien D 2-MAC par une émission en standard nouveau HD- MAC, il est alors nécessaire, selon Figure 3 et du moins si l'on veut respecter les mêmes redondances, de lancer une troisième satellite 53, identique aux satellites Si et 52 déjà en orbite, alimenté par une antenne d'émission au sol 21 selon une onde E 3 et apte à réémettre deux faisceaux F" 1 et F" 2 en direction des zones Tl et T 2 Ces deux faisceaux F"l et F" 2 seront par exemple utilisés pour être porteurs de canaux de secours, mais toutes les configurations seront bien entendu possibles, pourvu que les conditions de redondance souhaitées par les utilisateurs soient finalement respectées. En fin de vie par exemple, et de manière nullement limitative, l'installation selon Figure 3 n'émettra que des émissions HD-MAC à hautedéfinition, et par exemple: le faisceau Fl sera porteur de deux canaux d'émission vers la zone Tl; le faisceau F 2 portera trois canaux d'émission vers la zone T 2; le faisceau F'l portera trois canaux d'émission vers la zone Tl; le faisceau F'2 portera deux canaux d'émission vers la zone T 2; les faisceaux F" 1 et F" 2 ne porteront que des canaux de secours, par exemple trois chacun; l'amplificateur forte puissance restant sur chacun des satellites Si et 52 sera alors un amplificateur ou canal de secours. Bien entendu, ces répartitions seront, en cours de vie, remaniées sous commande de la station terrestre 7 en fonction des incidents et des besoins. Comme il va de soi, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit, et en particulier le nombre de zones de couverture terrienne, de faisceaux réémis par satellite, d'amplificateurs et canaux de début et de fin de vie, et de satellites en début et fin de vie, n'est nullement limité et sera adapté aux exigences requises. REVENDICATIONS 1 Installation de télécommunications par satellites ( 51,52,), en particulier pour la télévision directe, cette installation étant apte à intéresser au moins deux zones (T 1,T 2) de couverture terrienne prévues pour recevoir chacune des canaux d'émission déterminés et pouvant être de deux types: soit d'un premier type nécessitant, sur le satellite, un amplificateur (Ai, ou A 2, ou A 12) de moyenne puissance par canal, soit d'un deuxième type nécessitant,sur le satellite et par canal, un amplificateur de plus forte puissance, pouvant être presque deux fois supérieure, et seuls essentiellement les canaux du premier type étant prévus au départ, caractérisée en ce qu'elle est à caractère évolutif et comporte au départ au moins deux satellites ( 51,52) identiques et aptes chacun à couvrir, par des faisceaux multiples (F 1 F 2, F'1 F'2), chacune de ces zones (T 1,T 2), ces deux satellites identiques ( 51,52) étant équipés ensemble d'un nombre d'amplificateurs de moyenne puissance (Al,A 2,,A 12) suffisant pour assurer la redondance souhaitée en canaux, amplificateurs, et satellites, des moyens ( 9,18,12) étant prévus sur chaque satellite pour coupler ultérieurement, à chaque fois que l'on désirera mettre en route un canal du deuxième type, au moins deux amplificateurs (A 1,A 2) de moyenne puissance et pour, lorsqu'en particulier les exigences de redondance le rendront nécessaire, mettre alors en orbite au moins un satellite supplémentaire ( 53), identique aux premiers ( 51,52) et donc apte lui-aussi à arroser ces zones de couverture (T 1,T 2). 2 Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens ( 9,15,12) sont prévus pour permettre, à chaque satellite ( 51,52,53) de réémettre dans chacun de ses faisceaux multiples (F 1,F 2, F'i,F'2 F"l F" 2), indifféremment et en fonction des besoins, des canaux d'émission déterminés ou des canaux de secours déterminés vers l'une ou l'autre de ces zones de couverture (Tl,T 2). 3 Installation selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que les satellites (Si 52,) comportent chacun un nombre d'amplificateurs moyenne puissance (Al,A 2,,A 12) qui est supérieur au double du nombre de canaux d'émission intéressant ces zones (T 1,T 2), de sorte qu'il n'est pas immédiatement indispensable, en cas d'introduction progressive des canaux du deuxième type, de lancer un satellite supplémentaire ( 53).