Brevet FR2931020A1 — publié le 20091113

La présente invention entre dans le domaine des communications, plus particulièrement dans la communication, en émission et/ou en réception, entre deux antennes hyperfréquence dont au moins une antenne mobile. L'invention trouvera une application toute particulière, mais non limitative, dans les liaisons bidirectionnelles de radiocommunication satellitaire de véhicule communiquant. Pour ce faire, un tel dispositif consiste en une antenne motorisée permettant de conserver la liaison de communication avec une autre antenne, malgré le déplacement de l'une d'entre elles. Dans le cadre de l'invention, ce type de dispositif est équipé d'une lentille diélectrique, notamment de type de Lüneberg, qui se présente sous forme sphérique ou hémisphérique, préférentiellement hémisphérique. Une lentille de Lüneberg est constituée communément de couches concentriques en matériaux diélectriques. L'évolution de la permittivité des matériaux permet de focaliser une onde incidente plane à une distance constante de la lentille, quelle que soit la direction de l'onde. Cette focalisation est placée sur un axe passant par le centre de ladite lentille, ledit axe étant parallèle à l'onde incidente dans le cas d'une lentille sphérique. Concernant une lentille hémisphérique, cette dernière est placée sur un plan réflecteur de l'onde incidente de sorte que la focalisation s'effectue au niveau d'un point image en fonction de la réflexion subie par ladite onde. Ce point image consiste en la symétrie axiale par rapport audit plan réflecteur du point de focalisation d'une lentille sphérique de mêmes dimensions. Comme évoqué précédemment, une lentille hémisphérique est associée à un plan réflecteur de l'onde incidente qui permet d'avoir la même surface de captation d'une lentille sphérique. Un tel plan réflecteur s'étend donc dans un plan coaxial à la base de la lentille. Il présente généralement une forme circulaire d'un rayon défini en fonction du rayon R de la demi-sphère et en fonction de l'angle positif d'élévation A de l'antenne distante pointée, tel que ce rayon équivaut au rapport du rayon R sur le sinus de l'angle 8. Les figures A et B représentent schématiquement le fonctionnement en réception de lentilles de Lüneberg réciproquement sphérique et hémisphérique. La présente invention entre uniquement dans le cadre de dispositif de communication équipé d'une lentille diélectrique hémisphérique, notamment de type Lüneberg. De plus de manière connue, un dispositif de communication pourvu d'une lentille de Lüneberg comprend aussi une source et un capteur montés en déplacement autour de ladite hémisphère, ce qui autorise un balayage mécanique de sa surface, s'adaptant aux déplacements du point de focalisation en fonction des changements de direction des ondes reçues ou émises. Usuellement, le déplacement de la source ou du capteur s'effectue au travers d'un bras motorisé, commandant leur élévation ou leur rotation autour de la lentille. Une solution consiste donc à monter l'ensemble du dispositif en rotation autour d'un axe orthogonal au plan de son support et passant par le centre de la lentille. Plus particulièrement, cet axe est sensiblement vertical. Toutefois, la mise en rotation de l'ensemble du dispositif, ainsi que du plateau réflecteur, limite l'accélération en rotation en raison du poids de l'ensemble du dispositif. L'énergie requise pour ce déplacement est par conséquent importante. Il a donc été imaginé de monter en rotation ledit bras par rapport à la sphère. Un tel dispositif est décrit dans les documents EP 1 536 517 et EP 1 589 611. Dans de tels dispositifs, la lentille est fixe et solidaire d'un pied support tandis les bras sont montés en rotation selon un axe colinéaire au diamètre de la base circulaire de l'hémisphère de la lentille de Lüneberg. De plus, le capteur peut être monté en déplacement le long du bras, parcourant ainsi l'intégralité de la surface de l'hémisphère. Toutefois, ladite lentille étant solidaire dudit pied, la rotation s'en trouve limitée. En effet, le câblage de la source et du capteur montés sur le bras s'enroule autour de ce pied, limitant en nombre de tours la rotation autour de la lentille. Toutefois, de tels dispositifs complexes n'apportent pas entière satisfaction. L'invention a pour but de pallier les inconvénients de l'état de la technique en proposant de monter la lentille libre en rotation par rapport à son support. La lentille du fait de sa forme hémisphérique possède une réponse homogène quelle que soit la direction de l'onde visée. Son mouvement de rotation n'a donc aucune influence sur la réception ou la transmission. Le bras supportant la source et le capteur est monté en rotation par rapport à cette lentille autorisant dès lors une forte accélération, limitant la puissance à fournir par le moteur. De plus, la connexion au travers d'un câblage entre le véhicule support et le dispositif, plus particulièrement avec le bras motorisé, est assurée sans limitation de la rotation. Ce bras maintient aussi ladite lentille laissée libre en rotation, lui servant ainsi de support. Pour ce faire, la présente invention concerne un dispositif de communication par transmission et/ou réception d'une onde incidente, comprenant des moyens supportant une lentille diélectrique hémisphérique, de type de Lüneberg, dont la surface est parcourue par des moyens mobiles de communication entrainés en rotation autour de ladite lentille, caractérisé par le fait que lesdits moyens support comprennent des moyens de maintien de ladite lentille de manière à la laisser libre en rotation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre des modes de réalisation non limitatifs de l'invention, en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 représente schématiquement en coupe transversal le dispositif selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention - la figure 3 est une vue d'un détail d'un mode de réalisation ; - la figure 4 est une vue en coupe d'un détail d'un autre mode de réalisation ; et - la figure 5 est une vue de côté d'un autre détail de l'invention. La présente invention concerne un dispositif 1 de 10 communication par transmission et/ou réception d'une onde incidente. Une telle onde est de type hyperfréquence. Elle est émise à partir d'une antenne distante, notamment mobile par rapport audit dispositif 1. 15 Ce dernier se présente sous la forme d'une antenne montée sur des moyens support 2. Ces derniers servent d'embase au dispositif 1 et supporte l'antenne. Lesdits moyens support 2 peuvent avantageusement être montés fixes ou mobiles, dès lors solidaires d'un véhicule de tout type : maritime, terrestre ou 20 aérien. Ces moyens 2 supportent une lentille 3 diélectrique, de forme hémisphérique, notamment de type de Lüneberg. Plus particulièrement, une telle lentille comprend une base 4 de forme circulaire et une surface périphérique 5 sous forme d'une 25 calotte sphérique. Ladite surface 5 est parcourue par des moyens 6 de communication, notamment de transmission et/ou de captation d'au moins un signal. Ces moyens 6 de communication peuvent se présenter sous la forme d'au moins une source et au moins un 30 capteur. Pour ce faire, les moyens 6 sont prévus mobiles par rapport à la surface de ladite lentille 3, permettant de suivre le mouvement du point de focalisation et ainsi garder optimal le signal reçu. Ils sont donc entraînés en rotation autour de 35 la lentille 3. Selon le mode préférentiel de réalisation, les moyens de communication comprennent au moins un bras 7 sur lequel sont montés la source et le capteur. Dans le cadre de plusieurs ondes, ce bras 7 peut être conformé en arc. Ces derniers peuvent être prévus mobiles le long du bras 7, notamment au travers d'un coulissement contrôlé, avec une distance constante entre la surface 5 de l'hémisphère et la source/capteur. Ce mouvement, combiné à la rotation des moyens de communication 6, permet de déplacer la source/capteur tout autour de l'hémisphère de la lentille 3. Selon le mode de réalisation préférentiel, lesdits moyens support se présentent sous la forme d'un anneau 9 soumis à un déplacement en rotation autour de la base 4 de ladite lentille 3. Le bras 7 est alors rendu solidaire dudit anneau 9 à au moins une de ses extrémités. Avantageusement, ladite lentille 3 n'est pas solidaire desdits moyens support. En effet, elle est laissée libre, sans entraînement ou motorisation. Pour ce faire, lesdits moyens support 2 comprennent des moyens de maintien de ladite lentille de manière à la laisser libre en rotation. Ainsi, la lentille désolidarisée du reste du dispositif 1 n'a plus à être entraînée, limitant d'autant le poids à déplacer et améliorant donc l'accélération dans les déplacements des moyens de communication. De plus, selon une caractéristique de l'invention, lesdits moyens de maintien entourent au moins en partie ladite base 4 de la lentille 3 de manière à bloquer ses déplacements radial et transversal. De ce fait, la lentille 3 est maintenue au niveau de sa base 4 dans le plan des moyens support 2. Selon le mode préférentiel de réalisation, ledit anneau 9 constitue lesdits moyens de maintien de la lentille. De plus, afin de permettre la transmission de signal depuis l'antenne vers le véhicule, ou inversement, lesdits moyens support 2 comprennent au moins un pied 21 servant de support mécanique audit dispositif 1 et centré selon l'axe médian de ladite lentille. Il est pourvu de moyens de connexion des moyens de communication à au moins un terminal, notamment situé à l'intérieur dudit véhicule. Selon un mode de réalisation, ledit pied est motorisé et entraîne la rotation des moyens de communication 6. Dès lors, pour maintenir le circuit connecté en permanence au cours du mouvement, lesdits moyens de connexion peuvent se présenter sous la forme d'au moins un joint tournant 17 entouré d'un collecteur 26 électrique. Ledit joint tournant relie le dispositif 1 au véhicule de manière à assurer une connexion hyperfréquence. Ledit collecteur 26 assure quant à lui la connexion électrique nécessaire pour la motorisation du dispositif 1 ou autre. Plus particulièrement, selon un mode préférentiel de réalisation, ledit joint tournant 17 est du type comprenant au moins un canal 18 de connexion et communication d'entrée et de sortie de signaux, de préférence deux canaux 18. I1 est constitué une partie haute 19 rotative et une partie basse fixe 20, lesdites parties 19 et 20 étant traversées par lesdits canaux 18. Un exemple d'un tel dispositif est visible sur la figure 5. De plus, on notera que ledit pied 21 servant d'embase audit dispositif 1 peut être prévu creux. Il enferme alors ledit joint tournant 17 et le collecteur 26, servant réciproquement de connexion hyperfréquence et électrique entre le dispositif 1 de communication et le véhicule. Cette configuration du pied 21 enfermant le collecteur 26 autour du joint tournant 17, permet d'obtenir une rotation infinie du dispositif 1 par rapport au véhicule. En d'autres termes, la rotation n'est plus limitée en nombre de tours, facilitant le traçage du signal, notamment au cours du déplacement dudit véhicule. L'absence de câblage évite l'enroulement desdits câbles autour dudit pied 21. Avantageusement, lesdits moyens de maintien comprennent au moins un premier 10 et un deuxième 11 éléments conformés complémentairement de manière à coulisser librement l'un par rapport à l'autre. Le premier élément 10 peut être et se présenter sous la forme d'une gorge au sein de laquelle coopère par emboîtement le deuxième élément 11 sous forme d'un ergot. Les premier 10 et deuxième 11 éléments peuvent être ménagés indifféremment sur la base 4 ou sur l'anneau 9. Ils forment réciproquement des éléments femelle et mâle coopérant entre eux par emboîtement. A titre d'exemple, une partie inférieur 12 dudit anneau 9 peut venir soutenir la base 4 de la lentille 3, tandis qu'une partie supérieure 13 vient en recouvrement. Plus particulièrement, selon le mode de réalisation visible sur la figure 3, ladite gorge est ménagée dans le chant intérieur dudit anneau 9 tandis que ledit ergot est ménagé dans le chant périphérique de la base 4 de ladite lentille 3. Ladite gorge comprend un fond 14 de blocage radiale dudit ergot et deux parois 15 s'étendant parallèlement forment un blocage transversal dudit ergot. Selon le mode de réalisation visible sur les figures, les moyens support 2 sont horizontaux. Dès lors, le blocage radial correspond à un blocage horizontal selon toute direction 2 tandis que le blocage transversal correspond à un blocage vertical, autant vers le haut que vers le bas. Selon un autre mode de réalisation, visible sur la figure 4, afin de minimiser les frottements lors du coulissement et de faciliter la rotation de la lentille 3 par rapport à l'anneau 9, le premier élément 10 est constitué d'au moins un élément rotatif 22, soit monté libre en rotation. Le deuxième élément 11 coopère par emboîtement, le roulement de l'élément rotatif 22 autorisant sa rotation. Plusieurs éléments rotatifs 22 peuvent être montés à plusieurs points de la périphérie entre l'anneau 9 et la base 4 de la lentille 3. En particulier, au moins trois éléments rotatifs 22 sont disposés à équidistance sur le pourtour entre l'anneau 9 et la base 4 de la lentille 3. Chaque élément rotatif 22 peut être réalisé en tout type de matériau, mais préférentiellement en polytétrafluoroéthylène (PTFE) communément dénommé téflon�. Selon le mode de réalisation préférentiel, ledit élément rotatif 22 peut se présenter sous la forme d'une roue à gorge recevant ledit deuxième élément 11, présentant alors une forme complémentaire. Plus particulièrement, un élément rotatif 22 est monté sur la surface inférieure de la base 4 de la lentille 3 tandis que le chant 24 de l'anneau 9 forme ledit deuxième élément 11. D'autres moyens de maintien peuvent être envisagés pour permettre, notamment sous forme d'un roulement ou chemin de billes, le coulissement de l'anneau 9, de la base 4 de la lentille et du plateau réflecteur 16 les uns par rapport aux autres. On notera que l'anneau 9 est percé d'au moins un orifice 23 destiné à recevoir le câblage allant des moyens de communication 6 jusqu'au joint tournant 17. On notera que les moyens support 2 peuvent aussi comprendre sur leur pourtour des moyens de réflexion sous forme un plan réflecteur 16 périphérique. Solidaires dudit anneau 9, ils peuvent aussi être fixes par rapport auxdits moyens support 2. Dans ce dernier cas, ils ne sont pas solidaires de l'anneau 9 de sorte que ce dernier puisse tourner à l'intérieur dudit plan 16. Dans cette configuration, la base 4 de la lentille 3, l'anneau 9 et ce plan 19 forment trois plateaux concentriques contenus dans un même plan. Selon le mode préférentiel de réalisation, un autre élément rotatif 22 est monté sur le plan réflecteur 16 au niveau de sa face inférieure, pour coopérer avec le chant opposé 25 dudit anneau 9. Cette configuration rend indépendant l'anneau 9 par rapport à la lentille 3 et audit plan réflecteur 16. Ce dernier peut être alors fixé par des moyens adéquats sur le véhicule, notamment au niveau du toit. Le dispositif 1 de communication selon l'invention dissocie entièrement la lentille de Lüneberg 3 par rapport à son support, la laissant libre en rotation. Dès lors, la motorisation des moyens de communication 6 peut être grandement allégée, ne nécessitant plus de déplacer le poids de ladite lentille 3. La vitesse des moyens 6 est alors accélérée et les mouvements de faible amplitude deviennent plus précis. L'acquisition du signal en est donc simplement et grandement améliorée de manière constante. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples illustrés et décrits précédemment qui peuvent présenter des variantes et modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. En particulier, les moyens de mise en oeuvre dans le dispositif selon l'invention équipé d'une lentille hémisphérique pourraient être facilement adaptés pour une lentille de forme sphérique. REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de communication par transmission et/ou réception d'une onde incidente, comprenant des moyens (2) supportant une lentille (3) diélectrique hémisphérique, de type de Lüneberg, dont la surface (5) est parcourue par des moyens (6) mobiles de communication entrainés en rotation autour de ladite lentille (3), caractérisé par le fait que lesdits moyens support (2) comprennent des moyens de maintien de ladite lentille (3) de manière à la laisser libre en rotation. 2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens mobiles de communication (6) se présentent sous la forme d'un anneau (9) constituant lesdits moyens de maintien. 3. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que lesdits moyens de maintien entourent toute ou partie de ladite base (4) de la lentille (3) de manière à bloquer ses déplacements radial et transversal. 4. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits moyens support comprennent au moins un pied (21) centré selon l'axe médian de ladite lentille (3) et pourvu de moyens de connexion des moyens de communication (6) à au moins un terminal. 5. Dispositif (1) selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdits moyens de connexion se présentent sous la forme d'au moins un joint (17) tournant entouré d'un collecteur électrique (26). 6. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que lesdits moyens de maintien comprennent au moins un premier (10) et un deuxième (11) éléments conformés complémentairement de manière à coulisser librement l'un par rapport à l'autre. 10. Dispositif (1) selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le premier élément (10) se présente sous la forme d'une gorge au sein de laquelle coopère par emboîtement le deuxième élément (11) sous forme d'un ergot. 8. Dispositif (1) selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le premier élément (10) est constitué d'un élément rotatif (22) monté libre en rotation sous forme d'au moins une roue à gorge coopérant avec le deuxième élément (11) conformé complémentairement. 9. Dispositif (1) selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit premier élément (10) est constitué d'un élément rotatif (22) monté libre en rotation sous forme d'au moins un roulement à billes.