Brevet FR2746965A1 — publié le 19971003

La présente invention est relative à un mecanisme de support d'antenne d'émission ou de réception d'informations par le relais de satellites géostationnaires. Ce système est notamment destiné à la réception des programmes de télévision transmis par satellites géostationnaires. La réception directe de programmes de telévision est faite à partir d'émetteurs disposés sur des satellites géostationnaires, c'est-à-dire fixes par rapport à la terre. Les lois de la mécanique spatiale font que ces satellites sont disposés sur une orbite circulaire située dans le plan équatorial, dont le centre est celui de la terre et le rayon environ 42000 km. Ces satellites sont disposés à différentes longitudes sur cette orbite circulaire. Le besoin de capter successivement les programmes de différents satellites impose de pointer l'antenne sur le satellite désiré avec une précision de l'ordre du degre. La présente invention décrit un système permettant de réaliser ce pointage avec la précision désirée quelle que soit la longitude du satellite et à partir d'une réalisation simple et peu onéreuse. Différents systèmes se proposent de résoudre ce problème: - Certains font tourner l'antenne autour d'un axe vertical ou d'un axe incline situé dans le plan méridien du lieu d'installation (fig. 1). Les trajectoires suivies dans le plan équatorial par ces systèmes sont des ellipses ou des cercles excentrés par rapport à l'orbite des satellites géostationnaires et ne permettent de pointer précisément que deux satellites et leur installation est délicate du fait du manque de repère de réglage. - Un système décrit dans la demande internationale de brevet PCT n WO 94/16469 permet de faire un suivi précis des satellites géostationnaires en respectant les règles de géométrie spatiale qui déterminent le positionnement de chaque élément : les positions des satellites sur l'orbite géostationnaire et la position sur terre de l'antenne de réception. Mais ce système est compliqué et conduit à une réalisation coûteuse. La présente invention consiste en une monture d'antenne de réception ou d'émission d'ondes électromagnétiques en provenance ou à destination de satellites situés sur une orbite géostationnaire, la réception de programmes de télévision étant un exemple d'applications possible. Elle permet de réaliser un pointage quelle que soit la position méridienne des satellites et quel que soit le lieu géographique d'installation de la monture par un système simple de réalisation. La monture comprend un mécanisme mobile en rotation portant une chape "F" qui peut être réglée pour que le lieu du déplacement de "F" soit un cercle parallèle au plan de l'équateur, un point fixe "P" lié au mât de la monture, ce point fixe étant placé de telle sorte que le lieu de déplacement de "F" qui est un cercle situé dans un plan parallèle à l'équateur soit situé sur le cône ayant son sommet en "P" et pour directrice l'orbite (équatoriale) des satellites géostationnaires. Dans ces conditions, nous faisons passer un bras par les points "P" et "F", ce bras sera toujours pointé dans la direction de l'orbite des satellites géostationnaires (fig. 2). Les dessins annexés illustrent l'invention - Figure 1 : Principe de fonctionnement des systèmes actuels. - Figure 2 : Principe de fonctionnement de la présente invention. - Figure 3 : Schéma d'une réalisation de l'invention. - Figure 4 : Schéma d'une deuxième réalisation de l'invention. - Figure 5 : Schéma d'un système de réglage de l'inclinaison du support (3). - Figure 6 : Schéma de montage d'un vérin de commande. - Figure 7 : Schéma de commande d'un vérin linéaire. - Figure 8 : Schéma de montage d'un système de manoeuvre par une roue dentee et une crémaillère commandée par un vérin. - Figure 9 : Schéma de montage d'un système de manoeuvre par une roue dentée commandée par un motoréducteur. - Figure 10 : Schéma d'un système de réglage de la verticalité du mât par bagues excentrées. - Figure 11 : Schéma du dispositif de réglage de la position de la rotule située en tête du mât. Nous décrivons, ci-après, des réalisations préférentielles de l'invention La monture d'antenne comprend un mât (1) "MP" qui comporte un dispositif permettant un réglage vertical très précis de l'axe "MP". Le mât (1) comporte en "M" un axe horizontal (2) qui peut être réalisé par une tige ou un tube cylindrique fixé sur (1), l'axe (2) passant par "M". Un support (3) est assemblé sur l'axe (2) et articulé en rotation sur cette axe. Ce support comporte un axe (4), perpendiculaire et concourant à l'axe horizontal (2), qui peut être réglé et immobilisé pour être normal au plan équatorial. L'axe (4) fait donc avec le mât (1) un angle complémentaire à l'angle de latitude du lieu d'implantation. Ce réglage peut être fait à l'aide d'un mesureur d'angle, de graduations repères et être aidé par un dispositif de visécrou prenant appui sur le support (3) d'une part et sur le mât (1) d'autre part. Ce réglage peut être fait également (fig. 5) par un système comportant une roue dentée et une crémaillère, une portion de roue dentée solidaire du support (3) a pour axe l'axe (2); elle est entraînée par une crémaillère qui prend appui sur le mât (1) qui est mise en mouvement par un système vis-écrou dont la vis est solidaire de la crémaillère et l'écrou immobile en translation prend appui sur le mât (1). Le support (3) peut être immobilisé dans sa position de réglage par exemple par boulonnage du support (3) sur le mât (1), le support (3) comportant une lumière circulaire sur au maximum 90 permettant le passage de la tige du boulon qui est fixée sur le mât (1) et le serrage du support (3) sur le mât (1). Un organe tournant (5) est monté sur l'axe (4) et est partiellement libre en rotation sur l'axe (4). Une chape (6) est fixée sur l'organe tournant (5) libre en rotation autour d'un axe (7) parallèle à l'axe (4) donc normal au plan équatorial. Cette chape (6) comporte deux oreilles percées de trous alignés selon un axe (8) normal aux axes (7) et (4), cet axe (8) étant situé dans un plan perpendiculaire à l'axe (4) et passant par le point "M". L'intersection des axes (8) et (7) détermine le point "F". Lorsque l'organe tournant (5) effectue une rotation autour de l'axe (4), le point "F" décrit un cercle situé dans un plan parallèle à l'équateur et si, par construction ou réglage, on fait en sorte que PM distance du lieu d'implantation au centre de la terre, FM rayon de l'orbite géostationnaire le point "F" est situé sur le cône ayant son sommet en "P" et pour directrice l'orbite des satellites géostationnaires (fig. 2). Dans ces conditions, nous fixons le bras support d'antenne en "F" et "P" avec les degrés de liberté nécessaires pour permettre la mise en mouvement de l'organe tournant (5) et le mouvement en résultant du bras. Nous réglons la direction de réception ou d'émission de l'antenne parallèle à la droite "PF" (axe du bras) et l'antenne restera pointée sur l'orbite géostationnaire. Nous réalisons la liaison du bras support d'antenne aux points "F" et "P" selon les montages décrits ci-après Dans un premier cas (fig. 6), la liaison en "P" est faite par l'intermédiaire d'une rotule sphérique fixée sur le mât (1) et le bras comportant la pièce sphérique correspondante. Cette liaison immobilise le bras en translation par rapport à "P" mais permet des rotations dans toutes les directions par rapport à "P". La liaison en "F" est réalisée en utilisant l'axe (8) défini par la chape (6). Une lumière longitudinale est faite dans le bras et reçoit l'axe (8), d'autre part, les joues de la chape (6) interdisent un déplacement linéaire du bras dans le sens de l'axe (8). Dans ces conditions, le bras dispose d'une possibilité de translation dans la direction "FP" et d'une possibilité de rotation selon l'axe (8) et de l'axe (7). Dans un deuxième cas (fig. 7), la liaison en "F" est faite en utilisant l'axe (8) de la chape (6), un trou du diamètre de l'axe (8) étant percé dans le bras. Le bras dispose en "F" de la seule possibilité de rotations autour des axes (7) et (8). En "P", nous réalisons une liaison par des axes (7) et (8). En "P", nous realisons une liaison par une rotule sphérique de centre "P" sur laquelle vient coulisser une rainure semi-circulaire pratiquée dans le bras. Le bras dispose en "P" d'une possibilité de translation suivant la direction "PF" et de rotation dans toutes les directions. Ces réalisations ne sont pas limitatives et peuvent varier en respectant les degrés de liberté qui sont décrits ci-dessus. Dans tous les cas, si nous plaçons le plan de symétrie d'une antenne (si celle-ci en a un) perpendiculaire à la direction de l'axe (8), cet axe étant parallèle au plan équatorial, le plan de symétrie de l'antenne restera perpendiculaire au plan équatorial quel que soit le point visé de l'orbite géostationnaire. La monture d'antenne de la présente invention est motorisée selon plusieurs possibilités - Dans un premier cas (fig. 8), un vérin linéaire à commande généralement électrique est fixé pour sa partie mobile et sa partie fixe d'une part sur l'organe tournant (5) et, d'autre part, sur le support (3) de façon à ce que les points de fixation soient placés dans un même plan perpendiculaire à l'axe (4) par chape ou rotule. Dans ce cas, la commande du vérin électrique peut être faite par un nombre d'impulsions proportionnel au déplacement linéaire du vérin, ce déplacement étant non proportionnel à l'angle de rotation de l'organe tournant (5). En complément, (fig. 9), la commande de l'antenne peut être réalisée en affichant directement la position orbitale du satellite visé. L'angle de rotation de l'organe tournant (5) pour passer d'un satellite à un autre est égal à la différence de longitude entre les deux satellites de par le principe de fonctionnement de la monture d'antenne puisque les déplacements angulaires de l'organe tournant (5) dans le plan parallèle au plan équatorial passant par "M" sont égaux au déplacement angulaire du balayage du faisceau de l'antenne sur l'orbite géostationnaire, ces angles de balayage étant mesurés dans le plan équatorial par rapport au centre de la terre. Dans ces conditions, on affiche la longitude du satellite visé sur le boîtier de commande, un système de conversion traite l'information pour établir le nombre d'impulsions necessaires à la commande du vérin, cette conversion étant indépendante du lieu d'installation de la monture d'antenne. Dans un autre cas, une portion de roue dentée est installee solidaire de l'organe tournant (5) dans le plan perpendiculaire à l'axe (4). Cette roue dentée est entraînée, soit par une crémaillère prenant appui sur le support (3) et déplacée par un moteur linéaire, soit par un pignon entraîné par un moto réducteur, ce moto réducteur étant solidaire du support (3). Dans ce cas, la commande des organes moteurs est faite sans correction étant donné la proportionnalité existant entre le déplacement angulaire de l'organe tournant (5) et le nombre d'impulsions de commande transmis aux organes moteurs. La monture d'antenne (fig. 5) peut disposer d'un réglage précis de l'inclinaison de l'axe (4) du support (3) par rapport à la verticale représentée par le mât (1). Ce reglage est réalisé par la mise en place d'une partie de roue dentée liée au support (3), l'axe de cette roue dentée étant l'axe (2). Cette partie de roue dentée est actionnée par une crémaillère prenant appui sur le mât (1) et mise en mouvement par un système vis-écrou, la vis étant solidaire de la crémaillère et l'écrou prenant appui sur le mât (1). Le réglage de verticalité du mât (1) est réalisé par la mise en place de deux bagues excentrées entre une partie cylindrique du mât (1) et une partie cylindrique d'un tube support dans lequel passe la partie cylindrique du mât (1). Ces bagues excentrées sont placées sans jeu. Dans le cas où les positions angulaires des excentrations sont identiques vis-à-vis du mât, les axes du mât et du support de mât sont parallèles. Une rotation différente des deux bagues entraînera une différence angulaire entre support de mât et mât, donc permettra un réglage de verticalité du mât. Ce réglage sera facilité par la mise en place de graduations sur l'extérieur des bagues et de repères sur le support de mât permettant de quantifier l'effet de réglage. La monture d'antenne peut disposer d'un réglage de la position de point "P" sur l'axe vertical "MP" du mât (1) pour adapter la monture aux variations du rayon du globe terrestre, ce réglage étant obtenu par la mise en place de rondelles à épaisseur calibrée sous l'embase de la rotule de centre "P" ou en plaçant la rotule sur une vis d'axe confondu avec l'axe "PM", cette vis se vissant dans un écrou solidaire du mât (1), le reglage étant obtenu alors par vissage ou dévissage de la vis dans l'écrou, la rotule étant conserve en position de réglage par le serrage d'un contre-écrou placé sur la vis support de la rotule. REVENDICATIONS (1) : Monture d'antenne de réception ou d'émission d'ondes électromagnétiques en provenance ou en direction de satellites placés sur une orbite géostationnaire qui réalise un alignement précis du faisceau de l'antenne sur les satellites géostationnaires par balayage par ce faisceau d'un cône (P,O) comprenant comme directrice l'orbite des satellites géostationnaires (O), le sommet du cône étant un point "P" du lieu d'installation de l'antenne, cette monture comprenant un organe tournant (5) dont un point "F" se déplaçant circulairement à la fois sur le cône (P,O) et dans un plan parallèle au plan équatorial et voisin de "P" caractérisée par un bras support de l'antenne lié par des assemblages aux points "P" et "F". Ces assemblages du bras comportant, pour un point, une liaison fixe en translation mais libre seulement en rotation et, pour l'autre point, une liaison libre en translation dans l'axe "PF" et libre en rotation. (2) : Monture d'antenne de réception ou d'émission d'ondes électromagnétiques en provenance ou en direction de satellites placés sur une orbite géostationnaire caractérisée par un mât (1) d'axe "MP" positionné verticalement comportant une rotule de centre "P" et en "M" un axe horizontal (2), un support (3) articulé en rotation autour de l'axe (2), ce support comportant un axe (4) passant par "M" perpendiculaire à l'axe (2) pouvant être positionné et immobilisé en position normal au plan équatorial, un organe tournant (5) autour de l'axe (4) portant une chape (6) libre en rotation autour d'un axe (7) parallèle à l'axe (4), cette chape comportant deux oreilles percées de trous alignés selon un axe (8) sécant avec (7) en "F" normal à (7), situé dans le même plan perpendiculaire à l'axe (4) que le point "M", ce bras permettant de diriger le faisceau d'antenne sur l'orbite des satellites géostationnaires quand l'organe tournant (5) décrit une rotation autour de l'axe (4), les distances "PM" et "FM" ayant été choisies par construction et réglage pour que le lieu décrit par le point "F" lors de la rotation soit situé à l'intersection du cône de sommet "P", de directrice l'orbite des satellites géostationnaires et du plan parallèle à l'équateur et passant par "M", un bras support d'antenne articulé libre en rotation sur la rotule de centre "P" et passant dans la chape (6), ce bras étant dans la chape (6) libre en translation selon la direction "PF" et libre en rotation autour des axes (7) et (8). (3) : Monture d'antenne de réception ou d'émission d'ondes électromagnétiques en provenance ou en direction de satellites placés sur une orbite géostationnaire caractérisée par un mât (1) d'axe "MP" positionné verticalement comportant un point d'attache de bras "P" et en "M" un axe horizontal (2), un support (3) articulé en rotation autour de l'axe (2), ce support comportant un axe (4) passant par "M" perpendiculaire à l'axe (2) pouvant être positionné et immobilisé en position normal au plan équatorial, un organe tournant (5) autour de l'axe (4) portant une chape (6) libre en rotation autour d'un axe (7) parallèle à l'axe (4), cette chape (6) comportant deux oreilles percées de trous alignés selon un axe (8) sécant avec (7) en "F" normal à (7) situé dans le même plan perpendiculaire à l'axe (4) que le point "M", un bras support d'antenne articulé sur la chape (6) libre en rotation autour des axes (7) et (8) et fixé au point d'attache "P" libre en translation selon la direction "PF" et libre en rotation, cette liaison en "P" pouvant être réalisée par une rotule coulissant dans une rainure semi-circulaire, ce bras permettant de diriger le faisceau d'antenne sur l'orbite des satellites géostationnaires quand l'organe tournant (5) décrit une rotation autour de l'axe (4), les distances "PM" et "FM" ayant été choisies par construction et réglage pour que le lieu décrit par le point "F" lors de la rotation soit situé à l'intersection du cône de sommet "P", de directrice l'orbite des satellites géostationnaires et du plan parallèle à l'équateur et passant par M". (4) : Monture d'antenne selon les revendications (1), (2) ou (3) caractérisée par une mise en rotation de l'organe tournant (5) assuré par un vérin linéaire dont un point d'appui est situé sur l'organe tournant (5) et l'autre solidaire du support (3). (5) : Monture d'antenne selon la revendication (4) caractérisée par une commande de vérin par une série d'impulsions électriques du moteur linéaire, le nombre d'impulsions étant déterminé en fonction de l'angle de rotation souhaité de l'organe tournant (5) en tenant compte de la non proportionnalité entre le nombre d'impulsions et l'angle de rotation de l'organe tournant (5). (6) : Monture d'antenne selon les revendications (1), (2) ou (3) caractérisée par la mise en place d'une partie de roue dentée sur l'organe tournant (5) ou sur le support (3) ayant pour axe l'axe (4) de rotation de l'organe tournant (5), cette roue dentée étant entraînée par une crémaillère actionnée par un moteur linéaire ou par un pignon denté commande par un moto réducteur, le point de fixation des moteurs étant le support (3) si la roue dentée est solidaire de l'organe tournant (5) ou l'organe tournant (5) si la roue dentée est fixée sur le support (3). (7) : Monture d'antenne selon les revendications (1), (2) ou (3) caractérisée par un système de roue dentée crémaillère pour assurer la rotation du support (2) par rapport au mât (1), la roue dentée étant solidaire du support (3) et ayant son axe commun avec l'axe (2) de rotation horizontale du support (3) sur le mât (1), la crémaillère prenant appui sur le mât (1) et étant mise en oeuvre par un système vis-écrou, l'écrou étant solidaire du mât (1) mais libre en rotation et la vis prenant appui sur l'écrou et étant fixée sur la crémaillère en prolongement de celle-ci. (8) : Monture d'antenne selon les revendications (1), (2) ou (3) caractérisée par un mât support (1) disposant une partie cylindrique emboîtée dans un tube cylindrique (9) de fixation à une partie d'immeuble ou à un poteau support, deux bagues étant placées avec un jeu minimum entre la partie exterieur du mât (1) et la partie intérieure du tube de fixation (9), lesdites bagues présentant une excentration entre leurs cylindres extérieurs et intérieurs de façon à ce que par rotation de l'un ou des deux bagues, l'on change la position angulaire de l'axe du mât (1) par apport à l'axe du tube de fixation (9), ces bagues pouvant être immobilisées par une vis de pression dans n'importe quelle position. (9) : Monture d'antenne selon l'une ou plusieurs revendications précédentes caractérisée par un réglage de la position du point "P" sur l'axe vertical "MP" du mât (1) pour adapter la monture aux variations du rayon du globe terrestre, ce réglage étant obtenu par la mise en place de rondelles à épaisseur calibrée sous l'embase de la rotule de centre "P" ou en plaçant la rotule sur une vis d'axe confondu avec l'axe "PM", cette vis se vissant dans un écrou solidaire du mât (1), le réglage étant obtenu alors par vissage ou dévissage de la vis dans l'écrou, la rotule étant conserve en position de réglage par le serrage d'un contre-ecrou place sur la vis support de la rotule. (10) : Monture d'antenne selon l'une quelconque des revendications (1) a (9) caractérisée par son application à la réception de programmes de télévision retransmis par satellites géostationnaires.