Brevet FR2787926A1 — publié le 20000630

PROCEDE ET DISPOSITIF DE POINTAGE ET DE POSITIONNEMENT D'UNE ANTENNE MULTISATELLITE La présente invention concerne un procédé et un dispositif de pointage d'une antenne fixe à réflecteur comportant au moins une source d'émission/réception susceptible de viser une pluralité de satellites situés entre deux positions extrêmes S1, S2 d'une orbite géostationnaire. Ce procédé et ce dispositif peuvent être mis en oeuvre également avec des antennes munies d'une source à diagramme de rayonnement orientable de manière à pouvoir sélectionner un à un plusieurs faisceaux incidents correspondant aux différentes positions orbitales visées. Ils peuvent aussi être mis en oeuvre avec des antennes munies d'une source motorisée sur la ligne focale. En outre ces antennes peuvent être du type: antenne à réflecteur en configuration centrée ayant une ligne focale comprenant autant de sources que de positions orbitales à viser, - antenne à réflecteur en configuration offset ayant une ligne focale comprenant autant de sources que de positions orbitales à viser. L'invention s'applique également à une antenne réseaux à balayage en azimut. Les figures 1, 2 et 3 illustrent une méthode connue de pointage d'une antenne multisatellite à réflecteur en configuration centrée comportant une pluralité de sources sur sa ligne focale. Ce pointage consiste à viser la position orbitale intermédiaire SM dans laquelle est positionné un satellite médian, à mi- chemin angulaire entre les positions extrêmes S1 et S2. A cet effet, on oriente l'antenne par rapport à un axe d'azimut A et un axe d'élévation B représentés à la figure 4. Pour aligner le réflecteur et le plan *5 contenant les sources sur le plan 0S1S2 on fait tourner l'antenne sur elle-même d'un angle de gîte i autour de la direction de pointage orbitale SM, puis on règle l'espacement entre les sources pour recevoir l'intégralité des positions orbitales. Le principe de réception d'une telle antenne est illustré par les figures 2 et 3 montrant deux positions orbitales intermédiaires à viser S3 et S4 situées entre deux positions orbitales extrêmes S1 et S2 Ce principe consiste à aligner les sources d'émission\réception s1, S2, S3, S4 et sm sur l'ensemble des positions S1, S2, S3, S4 et SM. Un calcul d'erreur montre que si l'antenne est alignée sur Si et S, l'erreur sur S3, S4, et SM est relativement faible et l'on peut considérer, dans un premier temps, que les positions orbitales S1, S2, S3, S4, et SM sont situées dans un même plan OSIS2. La méthode de pointage de l'art antérieur décrite ci-dessus fonctionne à condition de pouvoir s'appuyer sur la position orbitale S,. Or, un satellite en position SM n'existe pas forcément. Dans ce cas, il s'avère nécessaire d'utiliser un satellite existant proche de la position SM, par exemple S3 pour réaliser le pointage. Ceci est possible en décalant la source S3 d'une valeur correspondant à l'angle S30SM et en appliquant le principe de pointage précédemment décrit. On obtient alors un pointage approximatif sur S, S2, S3 et S4. Dans ce cas, comme on peut le voir sur la figure , l'axe de rotation (C) correspondant à l'angle de gîte se trouve dans la direction du satellite virtuel en position orbitale SM. Cependant, du fait que l'élévation correspondant au satellite S3 est différente de celle correspondant au satellite SM, le pointage nécessite des reprises successives induites notamment par l'application de l'angle de gîte. En outre, ce pointage n'est jamais optimal sur toutes les positions simultanément. Par ailleurs, en raison du pointage primaire sur une position différente de SM il se produit un cumul d'erreurs de pointage et un cumul des erreurs d'élévation ainsi que l'impossibilité d'aligner, avec un unique angle de gîte, S1 et S2 à partir d'une position intermédiaire non médiane. Par conséquent, l'angle de gîte ne peut pas satisfaire à la fois au pointage de S, et S2, et ceci d'autant plus que S3 est éloigné de SM. Le but de l'invention est de réaliser un procédé et un dispositif permettant de pallier les inconvénients de l'art antérieur exposés ci-dessus. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que: - l'on décale ladite source d'émission/réception sur la ligne focale de l'antenne d'une distance d par rapport au milieu de cette ligne focale de manière à viser l'une des positions extrêmes S1, S2, ladite distance d étant calculée en fonction d'un angle a formé, d'une part, par la ligne reliant l'origine O de l'axe focal du réflecteur à la position extrême visée, et d'autre part, par la ligne reliant ladite origine O à la position médiane SM de l'orbite géostationnaire; - on fait tourner le réflecteur de l'angle a autour d'un axe D perpendiculaire au plan contenant la ligne focale et l'origine O de l'axe focal; - puis on effectue un réglage de l'angle de gîte en tournant l'antenne sur elle-même autour de la direction de pointage du satellite situé sur la position extrême visée, de manière à viser l'autre position extrême et à aligner la ligne focale sur l'ensemble des satellites situés entre les positions S. et S2. La première et la deuxième étapes décrites ci- dessus peuvent être exécutées dans n'importe quel ordre. Selon une autre caractéristique du procédé conforme à l'invention, lorsque l'antenne comporte plusieurs sources, on effectue pour chacune d'elles et indépendamment des autres, un réglage de la hauteur dans un plan perpendiculaire au plan contenant la ligne focale et l'origine O de l'axe focal du réflecteur. Le dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme de fixation de l'antenne sur ledit support qui permet en outre d'assurer une rotation du réflecteur d'un angle x autour d'un axe D situé dans un plan perpendiculaire au plan contenant la ligne focale et l'origine O de l'axe focal du réflecteur de manière à orienter transversalement ce dernier. Grâce au procédé et au dispositif selon l'invention, le pointage des différentes positions orbitales est réalisé avec une grande précision. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, prise à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées dans lesquelles: - les figures 1, 2, 3 et 4 illustrent schématiquement le fonctionnement d'une antenne multisatellite selon l'art antérieur; - la figure 5 est une illustration schématique du pointage de l'antenne de la figure 4; - les figures 6 et 7 représentent une vue en perspective d'une antenne selon l'invention; - la figure 8 une illustration schématique du pointage de l'antenne des figures 6 et 7; - la figure 9 représente schématiquement une vue de dessus de l'antenne des figures 6 et 7. Pour faciliter la compréhension du procédé selon l'invention, la description qui va suivre sera faite en référence à une antenne à réflecteur en configuration centrée munie de cinq sources d'émission\réception. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ce type d'antenne et l'homme du métier pourra aisément l'appliquer à une antenne à réflecteur en configuration offset ou ayant une ligne focale comprenant soit une seule source d'émission/réception, soit autant de sources que de positions orbitales à viser, ainsi qu'à une antenne réseaux à balayage électronique dans le plan azimut. On entend par ligne focale le lieu des points focalisés par le réflecteur. Deux points singuliers sont les lieux des sources s. et s2 correspondant aux satellites des positions orbitales extrêmes à viser, et par ces deux points passe un plan contenant l'origine O de l'axe focal du réflecteur. La ligne focale n'est cependant pas forcément rectiligne. Des références identiques seront données aux éléments des figures qui remplissent les mêmes fonctions. Les figures 6, 7 et 8 représentent une antenne 2 à réflecteur 10 en configuration centrée montée sur un support 4 et munie de cinq sources d'émission\réception s s2 sm, S3 et s4 (figure 8) agencées sur la ligne focale 6. Chacune de ces sources d'émission/réception correspond à un satellite sur l'orbite géostationnaire 8. Le pointage classique d'une telle antenne comporte un réglage de l'angle d'azimut, un réglage de l'angle d'élévation, un réglage de l'angle de gîte. Le réglage de l'angle d'azimut est réalisé de façon connue en soi par une rotation autour de l'axe A, celui de l'angle d'élévation par une rotation autour de l'axe B tandis que le réglage de l'angle gîte est réalisé par une rotation autour de l'axe C. Outre ces réglages, le procédé selon l'invention, comporte un réglage supplémentaire qui consiste en ce que l'on décale l'une desdites sources d'émission/réception sur la ligne focale 6 de l'antenne 2 d'une distance d par rapport au milieu de cette ligne focale 6 de manière à viser l'une des positions extrêmes S1, S2 La distance d est calculée en fonction d'un angle a formé, d'une part, par la ligne reliant l'origine O de l'axe focal du réflecteur 10 à la position extrême visée, et d'autre part, par la ligne reliant ladite origine O à la position médiane SM de l'orbite géostationnaire. Cette étape peut être précédée ou suivie d'une étape consistant en ce que l'on fait tourner le réflecteur 10 de l'angle a autour d'un axe D perpendiculaire au plan contenant la ligne focale 6 et l'origine O de l'axe focal. Puis on effectue un réglage de l'angle de gîte en tournant l'antenne 2 sur elle-même autour de la direction de pointage du satellite situé sur la position extrême visée, de manière à viser l'autre position extrême et à aligner la ligne focale 6 sur l'ensemble des satellites situés entre les positions Si et S2. Ceci est rendu possible par l'adjonction de l'axe transversal D et par le réglage de l'angle transversal de la valeur prédéterminée SOSM, dans le cas o l'antenne est orientée vers SI, ou S20SM dans le cas o l'antenne est orientée vers s2 Comme on peut le voir sur la figure 8, avant le réglage de l'angle de gîte décrit ci- dessus, le lieu 20 des positions orbitales visées correspondant au plan contenant les sources si, S2, S3, S4 et sm n'est pas aligné avec le lieu 22 contenant les positions S1 S2 S3,S4 et SM. La rotation autour de l'axe C permet d'obtenir cet alignement. Les sources s et S4 correspondant respectivement aux satellites situés sur les positions S3 et S4 sont positionnées sur la ligne focale 6 selon les angles S30SM et S40SM pour effectuer la visée desdits satellites. Ces sources sont ajustées dans la direction perpendiculaire au plan contenant la ligne focale 6 et l'origine O de l'axe focal du réflecteur 10 de manière à compenser le non-alignement parfait des satellites situés sur les positions orbitales S1 S2 S3,S4 et SM. Le procédé selon l'invention est mis en oeuvre par un dispositif de pointage comportant un mécanisme 30 de fixation de l'antenne 2 sur ledit support 4 qui permet en outre d'assurer une rotation du réflecteur 10 d'un angle c autour de l'axe D de manière à orienter transversalement ce dernier. Dans un mode particulier de réalisation de l'invention illustré par les figures 6 à 8, ledit mécanisme 30 comporte une première pièce 40 en forme de U coopérant avec une deuxième pièce 42 fixée par l'une de ses extrémités sur le support 4, tandis que son autre extrémité est montée mobile entre les branches latérales de ladite première pièce en U 40 de façon à permettre le réglage de l'angle d'élévation du réflecteur 10. Ladite première pièce 40 comme on peut le voir sur les figures 7 à 8 coopère, en outre, avec une troisième pièce 44 comportant une face 45 perpendiculaire à l'axe focal du réflecteur 10. Cette face 45 comporte des rainures 46 dans lesquelles coulissent des ergots 47 solidaires de la pièce en U 40 de façon à permettre le réglage de l'angle de gîte du réflecteur 10. Ladite surface 45 comporte en outre un retour supérieur 50 et un retour inférieur 51 traversés chacun par l'axe D de manière à permettre le réglage de l'angle a. A cet effet, au moins l'un desdits retours (50,51) comporte une rainure 52 dans laquelle coulisse un bras (54,55) destiné à assurer la rotation autour de l'axe D et le maintien de l'orientation transversale du réflecteur. Bien entendu, comme cela a été dit précédemment, l'invention s'applique aussi à une antenne 2 comportant une seule source motorisée sur la ligne focale 6 ou une seule source à diagramme de rayonnement orientable. Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, non représenté, le procédé est appliqué pour le pointage d'une antenne réseaux à balayage en azimut montée fixe sur un support 4 et comportant une pluralité d'éléments rayonnants susceptibles de viser une pluralité de satellites situés entre deux positions extrêmes S1 et S2 d'une orbite géostationnaire 8. Dans ce cas le dispositif de mise en oeuvre du procédé comporte un mécanisme 30 de fixation de l'antenne 2 sur ledit support 4 permettant en outre d'assurer une rotation de l'antenne réseaux 10 d'un angle a autour d'un axe D situé dans un plan perpendiculaire au plan contenant le plan azimutal perpendiculaire au réseau de manière à orienter transversalement ce dernier. REVENDICATIONS 1. Procédé de pointage d'une antenne fixe (2) à réflecteur (10) comportant au moins une source d'émission/réception susceptible de viser une pluralité de satellites situés entre deux positions extrêmes S1, S2 d'une orbite géostationnaire (8), caractérisé en ce que l'on décale ladite source d'émission/réception sur la ligne focale (6) de l'antenne (2) d'une distance d par rapport au milieu de cette ligne focale (6) de manière à viser l'une des positions extrêmes S1, S2, ladite distance d étant calculée en fonction d'un angle x formé, d'une part, par la ligne reliant l'origine O de l'axe focal du réflecteur (10) à la position extrême visée, et d'autre part, par la ligne reliant ladite origine O à la position médiane SM de l'orbite géostationnaire, on fait tourner le réflecteur (10) de l'angle x autour d'un axe D perpendiculaire au plan contenant la ligne focale (6) et l'origine O de l'axe focal, puis on effectue un réglage de l'angle de gîte en tournant l'antenne (2) sur elle-même autour de la direction de pointage du satellite situé sur la position extrême visée, de manière à viser l'autre position extrême et à aligner la ligne focale (6) sur l'ensemble des satellites situés entre les positions Si et S2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue en outre un réglage de l'angle d'azimut global et un réglage de l'angle d'élévation correspondant à la position extrême visée. Il 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour le pointage d'une antenne fixe (2) comportant autant de sources que de positions orbitales à viser. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on effectue pour chacune desdites sources, et indépendamment des autres, un réglage de la hauteur dans un plan perpendiculaire au plan contenant la ligne focale et l'origine O de l'axe focal du réflecteur (10). 5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour le pointage d'une antenne fixe (2) comportant une seule source à diagramme de rayonnement orientable. 6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour le pointage d'une antenne fixe (2) comportant une seule source motorisée sur la ligne focale (6). 7. Dispositif de pointage d'une antenne (2) à réflecteur (10) montée fixe sur un support (4) et 2)5 comportant au moins une source d'émission/réception susceptible de viser une pluralité de satellites situés entre deux positions extrêmes S1 et S2 d'une orbite géostationnaire (8), caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme (30) de fixation de l'antenne (2) sur ledit support (4), ce mécanisme (30) permettant en outre d'assurer une rotation du réflecteur (10) d'un angle a autour d'un axe D situé dans un plan perpendiculaire au plan contenant la ligne focale (6) et l'origine O de l'axe focal du réflecteur (10) de manière à orienter transversalement ce dernier. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'antenne (2) comporte autant de sources que de positions orbitales à viser. 9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'antenne (2) comporte une seule source à diagramme de rayonnement orientable. 10. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'antenne (2) comporte une seule source motorisée sur la ligne focale (6). 11. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le mécanisme (30) comporte une première pièce (40) en forme de U coopérant avec une deuxième pièce (42) fixée par l'une de ses extrémités sur le support (4), tandis que son autre extrémité est montée mobile entre les branches latérales de ladite première pièce en U (40) de façon à permettre le réglage de l'angle d'élévation du réflecteur (10). 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite première pièce (40) coopère, en outre, avec une troisième pièce (44) comportant une face (45) perpendiculaire à l'axe focal du réflecteur (10) et sur laquelle sont pratiquées des rainures (46) dans lesquelles coulissent des ergots (47) solidaires de la pièce en U (40) de façon à permettre le réglage de l'angle de gîte dudit réflecteur (10) 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que la face (45) comporte un retour supérieur (50) et un retour inférieur (51) traversé chacun par l'axe D de manière à permettre le réglage de l'angle de a. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que au moins l'un desdits retours (50,51) comporte une rainure (52) dans laquelle coulisse un bras (54,55) destiné à assurer la rotation autour de l'axe D et le maintien de l'orientation transversale du réflecteur. 15. Dispositif de pointage d'une antenne réseaux à balayage en azimut montée fixe sur un support (4) et comportant une pluralité d'éléments rayonnants susceptibles de viser une pluralité de satellites situés entre deux positions extrêmes S1 et S2 d'une orbite géostationnaire (8), caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme (30) de fixation de l'antenne (2) sur ledit support (4) permettant en outre d'assurer une rotation de l'antenne réseaux (10) d'un angle a autour d'un axe D situé dans un plan perpendiculaire au plan contenant le plan azimutal perpendiculaire au réseau de manière à orienter transversalement ce dernier.