Brevet FR2821489A1 — publié le 20020830

Antenne pour station de connexion par satellite. Le domaine de l'invention est celui des télécommunications par satellite. Plus précisément, l'invention concerne une antenne destinée à des petites stations de connexion par satellite (géostationnaire) fonctionnant suivant le procédé décrit dans la demande de brevet référencé 00 01085 du 24/01/2000 et intitulé Procédé de télécommunications par satellite fonctionnant sur deux bandes de fréquence, et satellite correspondant . Ce document décrit la constitution d'un réseau d'accès constitué de petites stations (terminaux) ayant la particularité d'utiliser simultanément deux bandes dédiées aux télécommunications par satellite : - la bande C à l'émission ; - la bande Ku, en réception. La présente invention est basée sur des techniques et technologies existantes. Sa nouveauté et son activité inventive viennent de la combinaison des différentes techniques mises en oeuvre pour satisfaire aux particularités de ce type de réseau. Un objectif de l'invention est de réaliser une antenne dont les dimensions ne dépassent pas 1.4 m, sensiblement équivalente à une antenne circulaire de 1.2 m et assurant une protection suffisante vis à vis de satellites géostationnaires située à 3 . Cette contrainte de protection concerne principalement l'émission bande C, du fait de la petite taille de l'antenne telle que les satellites adjacents sont en limite du lobe principal. Le choix d'une antenne elliptique permet de réduire la taille du lobe principal dans la direction du grand axe de l'ellipse et d'améliorer ainsi l'isolation sur les satellites adjacents de l'orbite géostationnaire. La table suivante résume les principaux objectifs attendus : Emission Réception Type Offset Elliptique Diamètre maximum des grands axes 1. 4 m/1 m Distance focale 90 cm Bande GHz Polarisation Circulaire Linéaire > 50% > 55% Rendement (6. 3 GHz) (11. 2 GHz) Atténuation du lobe principal à 2. 7 > 20 dB suivant le grand axe de l'ellipse Lobes secondaires suivant rec. UIT Table 1 : Performances attendues Cet objectif, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints selon l'invention à l'aide d'une antenne pour station de communication avec un satellite, fonctionnant en bande C en émission et en bande Ku en réception, de type offset-elliptique, comprenant un réflecteur elliptique et une source d'émission comprenant : quatre patchs couplés, assurant l'émission en bande C, selon une polarisation circulaire ; - un cierge diélectrique disposé au centre desdits patchs, assurant la réception en bande Ku, selon une polarisation linéaire. Préférentiellement, lesdits patchs sont disposés aux extrémités d'un rectangle centré au foyer dudit réflecteur, et dont le grand côté est aligné avec le petit axe dudit réflecteur. De façon préférentielle, les dimensions dudit réflecteur projetées dans la direction du rayonnement sont inférieures ou égales à 1 m * 1, 4 m. De façon avantageuse, ledit cierge diélectrique présente un diamètre inférieur ou égal à 20 mm. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif et des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 présente une antenne selon l'invention ; - la figure 2 présente une vue arrière du réflecteur dans un plan perpendiculaire à la direction vers le satellite. La figure 1 donne une vue globale de l'antenne de l'invention. C'est une antenne offset à réflecteur elliptique dont le grand axe, aligné dans le plan équatorial, permet d'obtenir une bonne isolation sur les satellites adjacents au satellite visé. La source d'alimentation est constituée de deux parties : - quatre patchs couplés assurant l'émission en bande C ; - un cierge en bande Ku disposé au centre des patchs assurant la réception bande Ku. La particularité de l'antenne réside dans la source alimentant le réflecteur, en bande C à l'émission, et en bande Ku pour la réception placé au foyer 21 du réflecteur, ainsi que cela est illustré en figure 2. La partie émission bande C est constituée de quatre patchs rectangulaires 131 à 134 de petite dimension (15mm typique). L'espacement de ces patchs est plus grand dans la direction du petit axe du réflecteur (Xp > Yp), accroissant l'espace central où est disposé la source de réception bande C14. Chaque patch émet en polarisation circulaire. Malgré l'écartement des patchs bande C, l'espace central disponible est insuffisant pour insérer une source de réception traditionnelle, de diamètre suffisant pour disposer d'une directivité compatible avec l'objectif de rendement recherché. C'est la raison pour laquelle la source de réception est équipée d'un cierge diélectrique 14 de faible diamètre (typiquement 20mm) en vue d'accroître la directivité de l'alimentation Ku. La disposition des patchs bande C 13, à 134 laisse un espace disponible pour le cierge Ku 14 d'environ 25mm. Les premières simulations effectuées sur cette antenne donnent des performances compatibles avec les objectifs recherchés. Les avantages escomptés sont dus à la technologie et au concept de l'accès mixte C-Ku : Le concept des patchs est une technologie permettant l'intégration future des composants actifs émission (composants de puissance), conduisant à une solution de source active à faible coût, l'objectif économique de terminaux équipés de telles antennes. Une meilleure protection à l'émission sur les risques d'interférences : - La réception bande Ku possède un lobe principal très étroit (0. 5 x 0. 35 à 1 dB) comparé au lobe émission et permet donc un réglage précis de l'antenne en émission, réduisant les risques d'interférence sur les satellites adjacents ; - La polarisation circulaire à l'émission supprime le réglage de polarisation et les risques de perturbation de la polarisation croisée. Des dimensions réduites pour une antenne fonctionnant en bande C, par l'absence de réception bande C. Tous les composants utilisés pour la constitution de l'antenne décrite, elliptique, offset, patchs, cierges... sont des éléments connus en soi. La spécificité de l'antenne de l'invention réside notamment dans l'association des éléments suivants : - Antenne fonctionnant en bande C à l'émission et en bande Ku en réception ; De dimensions projetées dans la direction du rayonnement n'excédant pas lm x 1. 4m ; - Utilisant une polarisation Circulaire à l'émission (bande C) et Linéaire en réception (bande Ku) ; - De type offset-elliptique ; Utilisant une source mixte C-Ku, constituée : - à l'émission de 4 patchs disposés aux extrémités d'un rectangle centré au foyer du réflecteur et dont le grand coté est aligné avec le petit axe du réflecteur elliptique ; en réception d'une source cierge à diélectrique disposée au centre des patchs émission. kompatible avec la réglementation de l'UIT sur la directivité hors axe émission et réception. REVENDICATIONS 1. Antenne pour station de communication avec un satellite, fonctionnant en bande C en émission et en bande Ku en réception, de type offset-elliptique, caractérisée en ce qu'elle comprend un réflecteur elliptique et une source d'émission comprenant : quatre patchs couplés, assurant l'émission en bande C, selon une polarisation circulaire ; un cierge diélectrique disposé au centre desdits patchs, assurant la réception en bande Ku, selon une polarisation linéaire. 2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits patchs sont disposés aux extrémités d'un rectangle centré au foyer dudit réflecteur, et dont le grand côté est aligné avec le petit axe dudit réflecteur. 3. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les dimensions dudit réflecteur projetées dans la direction du rayonnement sont inférieures ou égales à 1 m * 1,4 m. 4. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit cierge diélectrique présente un diamètre inférieur ou égal à 20 mm.