Brevet FR3047114A1 — publié le 20170728

Ensemble réflecteur d'antenne à source fixe adaptée pour être montée sur un satellite L'invention porte sur un ensemble réflecteur d'antenne à source fixe adaptée pour être montée sur un satellite, et un satellite muni d'un tel ensemble réflecteur. Il est connu, pour des engins spatiaux, tels des satellites de 10 télécommunications, des antennes munies de réflecteurs initialement en position stockée qui sont ensuite déployés lors de la mise en fonctionnement des antennes. Les figures 1 et 2 représentent schématiquement un exemple de 15 plate-forme de satellite connu, par exemple semblable à une plate-forme de satellite décrite dans le brevet européen EP 2 190 059 Bl. Une telle plate-forme de satellite comprend généralement un ou plusieurs réflecteurs sur une même face du satellite, toutefois les figures 1 et 2 représentent un seul ensemble réflecteur d'antenne source fixe, pour des raisons de simplicité. 20 La figure 1 est une vue de côté du satellite et la figure 2 est une vue de dessus du satellite. Le satellite 1 comprend un ensemble réflecteur 2 d'antenne à 25 source fixe 3. Le déploiement du réflecteur 2 est réalisé avec deux mécanismes 4, 5 proches du satellite 1 ou sur le satellite 1, réalisant chacun uniquement un mouvement à un degré de liberté de rotation selon un axe, ou en d'autres 30 termes le déploiement du réflecteur 2 est réalisé avec deux liaisons pivot 4, 5. Les deux liaisons pivot de déploiement 4, 5 sont disposées entre le satellite 1 et un bras de déploiement 6 du réflecteur 2. Après le déploiement du réflecteur 2, la gestion de l'orientation du 35 réflecteur 2 d'antenne à source fixe 3, par exemple sur l'ensemble de la 3047114 2 Terre en limitant les aberrations de défocalisation est faite au moyen de deux autres mécanismes 7, 8 réalisant chacun uniquement un mouvement à un degré de liberté de rotation selon un axe, ou en d'autres termes l'orientation du réflecteur 2 est réalisé au moyen de deux liaisons pivot 7, 8. Ces deux 5 liaisons pivot 7, 8 sont disposés en face arrière du réflecteur 2 à proximité du point central 9 de la face active du réflecteur 2. La face active du réflecteur 2 est la face qui réfléchit le rayonnement radio-fréquences émis ou reçu par la source 3. La source fixe 3 de l'antenne a un axe de visée 10 ou axe de rayonnement radio-fréquences de la source qui passe par le point central 9 du réflecteur 2. L'axe de visée 11 de l'antenne est également représenté passant par le point central 9 du réflecteur 2. L'axe 11 est la direction d'émission/réception de l'antenne, c'est l'axe 10 de la source 3 réfléchi par le réflecteur 2. Dans la présente demande, on entend par liaison pivot un guide en rotation permettant uniquement une rotation autour de l'axe de la liaison. De telles antennes de satellites 1 nécessitent quatre mécanismes ou liaisons pivot, ce qui implique une masse et un coût élevés. Les axes de rotation 7, 8 de la fonction d'orientation du réflecteur 2 ne sont pas concourant au point central 9 du réflecteur 2 pour éviter des interférences physiques avec le réflecteur 2. Lors de la réorientation du réflecteur 2 par les axes de rotation 7 et 8, le point central du réflecteur 9 se déplace autour des axes 7 et 8 et ne se trouve plus sur l'axe de visée 10 de la source 3, ce qui crée des aberrations de défocalisation et dégrade les performances de l'antenne. La présence de la masse élevée des deux mécanismes ou 30 liaisons pivot 7, 8 sous le réflecteur 2 engendre des problèmes de tenue mécanique et une inertie importante au déploiement. En outre, ces deux mécanismes ou liaisons pivot 7, 8 sous le réflecteur 2 doivent être isolés ou protégés par des matelas de protection 35 thermique, ou MLI pour acronyme de "Multi-Layer Insulation" en langue 3047114 3 anglaise, et réchauffés, ce qui impacte le design ou la conception thermique du réflecteur 2 et risque de dégrader les performances de l'antenne. Dans un mode de réalisation, les câbles d'alimentation et de 5 contrôles des moteurs électriques réalisant les liaisons pivot peuvent passer par les axes de rotations des liaisons pivot. Le mécanisme lié à la caisse du satellite 1 doit supporter le harnais électrique des quatre moteurs électriques, la marge de motorisation du premier mécanisme de rotation diminue alors fortement et peut engendrer un changement de type de mécanisme. 10 Un but de l'invention est de pallier les problèmes précédemment cités, et plus particulièrement de minimiser les aberrations de défocalisation tout en limitant la masse et le coût de l'ensemble réflecteur et bras de déploiement motorisé. 15 Aussi, il est proposé, selon un aspect de l'invention, un ensemble réflecteur d'antenne à source fixe adaptée pour être montée sur un satellite, comprenant un mécanisme de déploiement et de pointage muni de : - une fixation adaptée pour lier solidairement le mécanisme de 20 déploiement et de pointage au satellite, un bras de déploiement disposé entre la fixation et le réflecteur, - une première et une deuxième liaisons pivot disposées entre la fixation et une extrémité du bras de déploiement, la première liaison pivot ayant un axe de rotation, et la deuxième liaison pivot ayant un axe de 25 rotation passant par le point central du réflecteur, - une troisième liaison pivot, disposée en périphérie du réflecteur à l'autre extrémité du bras de déploiement, ayant un axe de rotation passant par le point central du réflecteur, et un bras de liaison disposé entre la troisième liaison pivot et le réflecteur. Un tel ensemble permet de diminuer le nombre de mécanismes à trois au lieu de quatre et fait en sorte que les deux axes de rotation des mécanismes de la fonction d'orientation soient parfaitement concourants au 35 centre du réflecteur de manière à maximiser les performances de l'antenne. 3047114 4 Dans un mode de réalisation, la première liaison pivot et la deuxième liaison pivot sont de directions orthogonales. 5 Lorsque les axes de rotation des première et deuxième liaisons pivot sont orthogonaux, on maximise la récurrence de ce mécanisme composé de deux liaisons pivots, ou, en d'autres termes, on peut réutiliser plusieurs fois le même mécanisme composé des première et deuxième liaisons pivots. 10 Selon un mode de réalisation, la première liaison pivot et la deuxième liaison pivot sont de directions non orthogonales. Lorsque les axes de rotation des première et deuxième liaisons 15 pivot ne sont pas orthogonaux, il est possible d'ajuster la position de la première liaison pivot et de la fixation sur le satellite. Dans un mode de réalisation, la première liaison pivot a un axe de rotation adapté pour être parallèle à la surface du support externe du satellite 20 dans le but de simplifier les tests de déploiement et les outillages associés.. Lorsque l'axe de rotation de la première liaison pivot est parallèle à la surface du support externe du satellite, la réalisation d'un test de déploiement du réflecteur, lors des tests du satellite au sol, est plus simple. 25 En effet, l'axe de déploiement (première liaison pivot) du réflecteur doit être positionné verticalement pour avoir un outillage de compensation de la gravité simple (compensation d'un seul mouvement). Pour orienter verticalement le premier axe il faut incliner le satellite, et si cet axe est parallèle à la face du satellite, l'outillage de maintien/orientation du satellite 30 est plus simple (une seule inclinaison à réaliser). Selon un mode de réalisation, les axes de rotation des deuxième et troisième liaisons pivot sont orthogonaux. 3047114 5 Lorsque les axes de rotation des deuxième et troisième liaisons pivot sont orthogonaux, il est possible de limiter les excursions angulaires des liaisons pivot pour orienter le réflecteur vers un point donné de la Terre (un changement d'orientation de 1° sur un des deux moteurs donne 5 directement un changement d'orientation de 1° sur la Terre) Dans un mode de réalisation, les axes de rotation des deuxième et troisième liaisons pivot sont non orthogonaux. 10 Lorsque les axes de rotation des deuxième et troisième liaisons pivot ne sont pas orthogonaux, il est possible de déplacer la troisième liaison pivot autour du réflecteur pour faciliter l'aménagement de l'antenne sur le satellite en position réflecteur stocké. Malgré un léger désavantage qui consiste à avoir une loi de commande particulière (un changement 15 d'orientation de 1° sur un des deux moteurs ne donne pas un changement d'orientation de 1° sur la Terre), l'orientation du réflecteur sur toute la terre fonctionne quand même. Cela facilite l'aménagement de l'antenne sur le satellite, notamment en permettant d'ajuster la position de la troisième liaison pivot sur le satellite sans bouger les positions stockée et déployée du 20 réflecteur par rapport au satellite. Selon un mode de réalisation, lesdites liaisons pivot comprennent un moteur électrique pas à pas ou un moteur à ressort à lame. 25 Selon un autre aspect de l'invention, il est également proposé un satellite comprenant un ensemble réflecteur d'antenne à source fixe tel que décrit précédemment, fixé à un support externe du satellite de sorte que la source fixe, fixée sur un support externe du satellite, est adaptée pour viser le point central du réflecteur lorsque l'ensemble réflecteur est déployé. 30 L'invention sera mieux comprise à l'étude de quelques modes de réalisation décrits à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : 3 0 4 7 1 14 6 - les figures 1 et 2 illustrent schématiquement une vue de côté et une vue de dessus d'un ensemble réflecteur de satellite selon l'état de l'art; et - les figures 3 et 4 illustrent schématiquement une vue de côté et une 5 vue de dessus d'un ensemble réflecteur de satellite selon un mode de réalisation de l'invention. Sur les différentes figures, les éléments ayant des références 10 identiques sont identiques. Les figures 3 et 4 représentent, respectivement une vue de côté et une vue de dessus d'un ensemble réflecteur de satellite selon un mode de réalisation de l'invention. 15 L'ensemble réflecteur 20 d'antenne à source fixe 21 adaptée pour être montée sur un satellite 22 comprend un mécanisme de déploiement et de pointage muni de : une fixation 23 adaptée pour lier solidairement le mécanisme de 20 déploiement et de pointage au satellite, - un bras de déploiement 24 disposé entre la fixation 23 et le réflecteur 20, une première 25 et une deuxième 26 liaisons pivot disposées entre la fixation 23 et une extrémité du bras de déploiement 24, la première 25 liaison pivot 25 ayant un axe de rotation 27, et la deuxième liaison pivot 26 ayant un axe de rotation 28 passant par le point central 29 du réflecteur 20, une troisième liaison pivot 30, disposée en périphérie du réflecteur 20 à l'autre extrémité du bras de déploiement 24, ayant un axe de rotation 31 passant par le point central 29 du réflecteur 20, et 30 - un bras de liaison 32 disposé entre la troisième liaison pivot 30 et le réflecteur 20, qui lie mécaniquement le réflecteur 20 à la partie rotative de la liaison pivot 30. La source fixe 21 de l'antenne a un axe de visée 21a ou axe de 35 rayonnement radio-fréquences qui passe par le point central 29 du réflecteur 3047114 7 20. L'axe de visée 21b de l'antenne est également représenté passant par le point central 29 du réflecteur 20. L'axe 21b est la direction d'émission/réception de l'antenne, c'est l'axe 21a de la source 21 réfléchi par le réflecteur 20. 5 On entend par source 21 une source au sens large, comme un dispositif d'émission/ réception radio-fréquences comprenant un ou plusieurs cornets, ou un ensemble comprenant une source primaire à un ou plusieurs cornets et un réflecteur primaire formant avec le réflecteur 20 une antenne 10 Grégorienne ou Cassegrain. Dans un mode de réalisation, tel que représenté sur les figures 3 et 4, la première liaison pivot 25 et la deuxième liaison pivot 26 sont de directions orthogonales, ce qui permet de maximiser la récurrence de ce 15 mécanisme composé de deux liaisons pivots 25, 26, ou, en d'autres termes, on peut réutiliser plusieurs fois le même mécanisme composé des première et deuxième liaisons pivots. En variante, la première liaison pivot 25 et la deuxième liaison 20 pivot 26 peuvent être de directions non orthogonales, ce qui permet d'ajuster la position de la première liaison pivot et de la fixation sur le satellite. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 3 et 4, l'axe de rotation 27 de la première liaison pivot 25 est parallèle à la surface du 25 support externe du satellite 22 dans le but de simplifier les tests de déploiement et les outillages associés. En variante, l'axe de rotation 27 peut ne pas être parallèle à la surface du support externe du satellite 22. Comme représenté sur le mode de réalisation des figures 3 et 4, 30 les axes de rotation 28, 31 des deuxième et troisième liaisons pivot 26, 30 sont orthogonaux, ce qui permet de limiter les rotations des liaisons pivot pour un pointage donné. En variante, les axes de rotation 28, 31 des deuxième et troisième 35 liaisons pivot 26, 30 peuvent ne pas être orthogonaux, tout en ayant leurs 3047114 8 axes toujours concourants au point central 29, ce qui permet toujours un repointage du réflecteur 20 sur toute la Terre ainsi que d'optimiser la position de la troisième liaison pivot 30 d'un point de vue aménagement de l'antenne sur le satellite 22. 5 Les liaisons pivot comprennent par exemple un moteur électrique, comme un moteur électrique pas à pas ou un moteur à ressort à lame. Un satellite peut comprendre un ensemble réflecteur 20 d'antenne 10 à source fixe 21 tel que précédemment décrit, fixé à un support externe du satellite 22 de sorte que la source fixe 21, fixée sur un support externe du satellite 22, est adaptée pour viser le point central 29 du réflecteur 20 lorsque l'ensemble réflecteur est déployé. 15 La présente invention permet de minimiser les aberrations de défocalisation. En effet, les axes 28, 31 de gestion de l'orientation du réflecteur 20 sont concourants au point central 29 du réflecteur 20, donc lors des mouvements, le point central 29 du réflecteur 20 reste bien sur l'axe de visée 10 de la source, à distance identique de celle-ci, ce qui minimise les 20 aberrations de défocalisation, et donc les performances radio-fréquences RF sont maximisées. Elle permet également la diminution du nombre de liaisons pivot; les fonctions de déploiement et de réorientation sont réalisées avec 25 seulement trois liaisons pivot au lieu de quatre. Il y a donc gain en compétitivité, et en masse, ainsi qu'une simplification du harnais électrique et du nombre de cartes de commande du moteur. La présente invention permet en outre la simplification du contrôle 30 thermique, car le comportement thermique du réflecteur est celui d'un réflecteur classique, n'ayant plus de mécanisme à l'arrière du réflecteur. En outre, le type d'architecture de bras de déploiement 24 et de mécanisme associé permet, en venant reprendre le réflecteur 20 sur le côté, 35 d'atteindre des longueurs de focale d'antenne déployée plus grande qu'avec 3047114 9 un bras conventionnel. Le réflecteur 20 peut descendre plus bas que la hauteur des première et deuxième liaisons pivot 25, 26. La position stockée du réflecteur 20 est ajustable grâce aux axes 5 28, 31 des deuxième et troisième liaisons pivot 26, 30, pour faire pivoter le réflecteur 20 de façon idéalement parallèle à la caisse du satellite 22. Ce type d'architecture est applicable quel que soit la configuration de déploiement, c'est à dire que dans un mode de réalisation il peut y avoir 10 d'autres liaisons pivot entre les liaisons pivots décrites (dans le bras 24, dans le bras 32, ou entre les liaisons pivot 25 et 26 ou entre le satellite 22 et la première liaison pivot 25, tout en gardant deux liaisons pivot dont les axes sont concourants au point central 29 du réflecteur 20. 15 La variabilité des angles entre les axes des liaisons pivot permet de pouvoir ajuster la position des mécanismes ou liaisons pivot sur le satellite en gardant les positions de réflecteur stocké et déployé fixes, cela facilite l'aménagement des antennes sur satellite. 20 REVENDICATIONS1. Ensemble réflecteur (20) d'antenne à source fixe (21) adaptée pour être montée sur un satellite (22), comprenant un mécanisme de déploiement et de pointage muni de : une fixation (23) adaptée pour lier solidairement le mécanisme de déploiement et de pointage au satellite, - un bras de déploiement (24) disposé entre la fixation (23) et le réflecteur (20), une première (25) et une deuxième (26) liaisons pivot disposées entre la fixation (23) et une extrémité du bras de déploiement (24), la première liaison pivot (25) ayant un axe de rotation (27), et la deuxième liaison pivot (26) ayant un axe de rotation (28) passant par le point central (29) du réflecteur (20), une troisième liaison pivot (30), disposée en périphérie du réflecteur (20) à l'autre extrémité du bras de déploiement (24), ayant un axe de rotation (31) passant par le point central (29) du réflecteur (20), et un bras de liaison (32) disposé entre la troisième liaison pivot (30) et le réflecteur (20). 2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel la première liaison pivot (25) et la deuxième liaison pivot (26) sont de directions orthogonales. 3. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel la première liaison pivot (25) et la deuxième liaison pivot (26) sont de directions non orthogonales. 4. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la première liaison pivot (25) a un axe de rotation (27) adapté pour être parallèle à la surface du support externe du satellite (22). 5. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les axes de rotation (28, 31) des deuxième et troisième liaisons pivot (26, 30) sont orthogonaux. 3047114 11 6. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les axes de rotation (28, 31) des deuxième et troisième liaisons pivot (26, 30) sont non orthogonaux. 5 7. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdites liaisons pivot (25, 26, 30) comprennent un moteur électrique pas à pas ou un moteur à ressort à lame. 10 8. Satellite (22) comprenant un ensemble réflecteur (20) d'antenne à source fixe (21) selon l'une des revendications précédentes, fixé à un support externe du satellite (22) de sorte que la source fixe (21), fixée sur un support externe du satellite (22), est adaptée pour viser le point central (29) du réflecteur (20) lorsque l'ensemble réflecteur est 15 déployé.