L'invention concerne une monture d'antenne motorisée pour le suivi de satellites placés en orbite circulaire autour de la terre. L'échange d'informations sous toutes ses formes (programmes de télévision, informations numérisées, conversations téléphoniques) par utilisation de satellites placés en orbite autour de la terre est en constant développement. Les premiers systèmes utilisaient des satellites placés sur une orbite située dans le plan équatorial à une distance telle qu'ils étaient en positions géostationnaires. Cette distance (altitude d'environ 37000 km) nécessitait des puissances d'émission relativement importantes de même que des surfaces d'antenne suffisantes. Il apparaît maintenant des systèmes basés sur des réseaux de satellites placés sur des orbites basses (altitude 800 à 3000 km par exemple). Ces satellites sont généralement placés sur des orbites circulaires mais pour pouvoir avoir de toute la surface du globe une visée directe sur ces satellites placés à une altitude relativement basse il est nécessaire (figure (la)) de placer ces satellites dans différents plans inclinés par rapport au plan équatorial (généralement avec le même angle et coupant le plan équatorial (fig. lb) suivant des rayons R passant par le centre de la terre et généralement régulièrement espacés angulairement sur le plan équatorial. Dans un même plan, plusieurs satellites S (fig. la) sont placés espacés sur une même orbite. L'ensemble des satellites répartis sur les différents plans et dans chaque plan sur une même orbite permet de couvrir toute la surface du globe et, donc, de réaliser sur le plan mondial des échanges des données avec des systèmes de puissance réduite.

De tels systèmes nécessitent des antennes qui suivent les satellites en vue d'un quelconque point du globe terrestre ou l'on veut être en liaison, ces satellites étant mobiles

sur leur orbite circulaire (du fait de leur faible altitude, ils décrivent leur orbite en 1 à 2 H) et le plan de leur orbite tournant pour un observateur terrestre du fait de la rotation de la terre autour de son axe Nord-Sud. Il faut aussi pouvoir suivre des satellites sur une autre orbite placée dans un plan orbital décalé quand les satellites placés sur la première ne sont plus visibles.

Le suivi peut être fait par des stations disposant de deux axes motorisés de direction perpendiculaire entre eux. Le pilotage de chaque axe nécessite un organe de calcul suffisamment puissant pour réaliser les changements de référence en fonction de la position de la station terrestre.

Des systèmes de suivi des satellites situés sur des orbites circulaires équatoriales existent avec un seul moteur. L'un de ces systèmes fig. (2) dit monture polaire standard selon le brevet US 4126865 permet un suivi approché avec une assez bonne précision pour les satellites placés sur une orbite éloignée (notamment, quand les satellites sont sur une orbite géostationnaire, altitude environ 37000 km) mais ce type de monture devient inutilisable pour les orbites basses. Un autre système dit monture polaire avec rattrapage d'azimut selon la demande française de brevet n°9603749 permet un suivi exact quelle que soit l'orbite dès l'instant qu'elle se trouve dans le plan équatorial.

Le dispositif, objet de la présente invention, permet le suivi précis de tout satellite placé sur une orbite circulaire quel que soit le plan de l'orbite avec deux moteurs dont la programmation est simplifiée par l'existence d'une correspondance directe entre les I coordonnées de position des satellites selon un système de références planétaires et les positions de la monture d'antenne selon son système de références. Il utilise, de préférence, le dispositif de la monture polaire avec rattrapage d'azimut adapté pour suivre des satellites sur orbite non équatoriale. Il comporte un dispositif

permettant de maintenir l'axe de rotation de la monture support d'antenne polaire avec rattrapage d'azimut perpendiculairement au plan de l'orbite du satellite suivi.

Ceci est obtenu par rotation du dispositif qui maintient l'axe de rotation de la monture sur un cône d'axe perpendiculaire au plan équatorial, de sommet le lieu d'installation et de ß angle au sommet égale à l'angle fait par le plan équatorial avec le plan de l'orbite du satellite suivi.

Les descriptions sont accompagnées par les figures suivantes : Figure la), lb) : Schéma de principe de placement des satellites situés sur des orbites circulaires basses placés sur des plans non équatoriaux.

Figure 2) : Schéma de principe du suivi d'un satellite en orbite circulaire équatorial par une monture polaire sans correction d'azimut.

Figure 3) : Schéma de principe du suivi d'un satellite en orbite circulaire équatoriale par une monture polaire avec correction d'azimut.

Figure 4) : Schéma de principe d'une monture polaire avec correction d'azimut pour le suivi de satellites sur orbites circulaires dans un plan équatorial.

Figure 5) : Schéma de principe utilisé dans la présente invention permettant d'adapter le principe de la monture polaire avec correction d'azimut au suivi des satellites placés sur des orbites circulaires dans des plans non équatoriaux.

Figure 6) : Schéma de principe d'une réalisation.

Figure 7) : Détail d'une première réalisation des liaisons du bras PF1 support d'antenne.

Figure 8) : Détail d'une deuxième réalisation des liaisons du bras PF1 support d'antenne.

Figure 9) : Détail d'une troisième réalisation des liaisons du bras PF1 support d'antenne.

Figure 10) : Détail d'une quatrième réalisation des liaisons du bras PF1 support d'antenne.

Figure 11) : Schéma de principe d'une réalisation avec motorisation.

Figure 12) : Schéma de principe d'une réalisation avec une monture polaire sans rattrapage d'azimut.

Nous donnons, ci-après, une description d'une première réalisation du système. D'abord, nous rappelons le principe de fonctionnement d'une monture d'antenne polaire avec rattrapage d'azimut, figures 3) et 4), qui permet le suivi exact des satellites géostationnaires sur une orbite circulaire équatoriale.

La monture d'antenne comprend un mât (1) « MP » qui est installé vertical au lieu d'installation. Le mât (1) comporte en « M » un axe horizontal (2), un support (3) est assemblé sur l'axe (2) articulé en rotation sur cet axe. Ce support (3) comporte un axe (4) que nous appelons axe polaire, perpendiculaire et concourant à l'axe horizontal (2) en M, qui peut être réglé 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). Le support (3) peut être immobilisé dans sa position de réglage par exemple par boulonnage du support (3) sur le mât (1), pour maintenir l'axe (4) perpendiculaire au plan équatorial. Un organe tournant (5) est monté sur

l'axe (4) et est partiellement libre en rotation autour de l'axe (4). Une chape (6), libre en rotation autour d'un axe (7) parallèle à l'axe (4) donc normal au plan équatorial, est montée sur l'organe tournant (5). 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 (7) et (8) 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 (figure 3). Dans ces conditions, nous fixons le bras (17) 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 (17) passant par les points F et P. Nous réglons la direction de réception ou d'émission de l'antenne (10) parallèle à la droite « PF » (axe du bras) et l'antenne restera pointée sur l'orbite géostationnaire.

Avec ce type de monture d'antenne polaire avec rattrapage d'azimut, nous pouvons suivre également des satellites placés sur une orbite circulaire équatoriale de rayon différent de l'orbite géostationnaire, il suffit de placer le point F en F1 selon la relation PM Distance du lieu d'implantation au centre de la terre F1M Rayon de l'orbite équatorial des satellites suivis Pour utiliser le principe de la monture polaire avec correction d'azimut pour le suivi de satellites sur des orbites circulaires situées dans des plans non équatoriaux, il faut (fig. 5) faire en sorte que l'axe polaire de la monture reste perpendiculaire au plan de l'orbite des

satellites suivis Du fait de la rotation de la terre autour de son axe Nord-Sud, le plan des satellites qui passe par le centre de la terre et qui fait un angle constant avec le plan équatorial est tangent à un cône d'axe Nord-Sud de sommet le centre de la terre et de demi-angle au sommet égal au complément de l'angle (i). Dans ces conditions, l'axe polaire que l'on désire placer perpendiculaire au plan des satellites fera avec l'axe de la terre un angle égal à l'angle (d) existant entre le plan des satellites et le plan équatorial et décrira un cône de sommet M lieu d'implantation de l'antenne, d'axe parallèle à l'axe des pôles et de demi angle au sommet égal à l'angle (oC) angle du plan de l'orbite des satellites avec le plan équatorial.

Il faut remarquer qu'une rotation d'angle (ß) du plan des satellites autour de l'axe Nord-Sud de la terre entraînera une rotation de l'axe normal au plan des satellites égal à autour de l'axe parallèle à l'axe Nord-Sud et passant par M.

Les explications préliminaires permettent de décrire l'invention objet de cette demande. Le système (figure 6) comprend un mât support (1) destiné à être placé vertical au point d'installation et comportant des moyens permettant de régler la verticalité de cet axe. Deux points P et M sont matérialisés sur l'axe du mât support (1). En M, un axe (2) est placé perpendiculaire à l'axe du mat support (1). Un support (3) est assemblé sur l'axe (2) et comporte un axe (4) perpendiculaire à l'axe (2) en M que nous appelons axe polaire primaire qui est réglé et immobilisé perpendiculaire au plan équatorial. Un organe tournant primaire (18) est monté sur l'axe (4) et est partiellement libre en rotation autour de l'axe (4).

L'organe tournant primaire (18) comporte un axe (19), que nous appelons axe polaire secondaire, concourant au point M avec l'axe (4) et faisant un angle (d) avec l'axe (4), (() étant l'angle fait avec le plan équatorial par le plan des satellites que nous désirons suivre). Un ensemble tournant secondaire (20) est monté sur l'axe polaire secondaire (19)

partiellement libre en rotation sur cet axe. Une chape (21) libre en rotation autour d'un axe (22) parallèle à l'axe polaire secondaire (19) est monté sur l'organe tournant (20). Cette chape (21) comporte deux oreilles percées de trous alignés selon un axe (23) normal et concourant à l'axe (22). Cet axe (23) est situé dans un plan perpendiculaire à l'axe polaire secondaire (19) et passant par le point M.

L'intersection des axes (23) et (22) définit un point FI qui décrit un cercle situé dans un plan parallèle au plan de l'orbite du satellite que l'on veut suivre dès l'instant que l'axe polaire secondaire (19) est placé perpendiculaire au plan de l'orbite des satellites. Ceci est obtenu par rotation de l'organe tournant primaire (18) autour de l'axe polaire primaire (4), l'axe polaire secondaire (18) faisant un angle (c<) avec l'axe polaire primaire (4), (cet angle (oC) étant égal à l'angle du plan de l'orbite des satellites avec le plan équatorial). Par construction, nous faisons en sorte de respecter la relation : PMRayon du globe terrestre au lieu d'installation F1M Rayon de l'orbite du satellite suivi Dans ces conditions, nous faisons passer un bras support d'antenne (24) par P et F1 avec les degrés de liberté nécessaires pour permettre la mise en mouvement des organes tournants et le mouvement en résultant du bras support d'antenne (24) passant par P et F1. Nous réglons la direction de réception ou d'émission de l'antenne parallèle à la droite PF1, l'antenne est alors pointée sur l'orbite circulaire des satellites. Nous remarquons que les déplacements à réaliser pour assurer le suivi d'un satellite sont au nombre de 2 : 1) Une rotation de l'organe tournant primaire (18) qui assure le maintien de l'axe polaire secondaire perpendiculaire au plan de l'orbite. Cette rotation est synchrone de la rotation du plan de l'orbite par rapport à l'axe Nord-Sud de la terre (c'est-à-dire un tour en 24 heures).

2) Une rotation de l'organe tournant secondaire (20) pour permettre à l'antenne de rester pointée sur le satellite suivi. Cette rotation est synchrone de la rotation du satellite sur son orbite par rapport au centre de 1'orbite.

Nous avons donc une parfaite correspondance entre les mouvements de rotation du satellite selon des références planétaires et les rotations à faire exécuter par la monture pour assurer le suivi du satellite selon les références propres de la monture.

La réalisation des liaisons en P et F1 peut se faire selon différentes voix, par exemple : Nous pouvons (fig. 7) avoir en F1 une liaison permettant uniquement les rotations du bras support d'antenne (24) selon les axes (22) et (23) et en P une liaison qui permet une translation du bras (24) selon l'axe PF1 et les diverses rotations du même bras autour de P.

Nous pouvons (fig. 8) avoir en Fi une liaison permettant les rotations du bras support d'antenne (24) selon les axes (22) et (23) et la translation du bras (24) selon PF1 et en P les diverses rotations du bras support d'antenne (24) autour de P.

Nous pouvons (fig. 9) avoir en F1 une liaison permettant uniquement les rotations du bras support d'antenne (24) selon les axes (22) et (23), en P une liaison qui permet uniquement les diverses rotations du bras (24) autour de P et une réalisation du bras (24) en deux parties, la liaison des deux parties se faisant entre P et F1, ces deux parties pouvant se déplacer l'une par rapport à l'autre en translation uniquement selon l'axe PF1.

Nous pouvons (fig. 10) avoir en F1 une liaison permettant uniquement les rotations du bras support d'antenne (24) selon les axes (22) et (23), en P une liaison qui permet uniquement les rotations du bras support d'antenne (24) autour de P selon un axe perpendiculaire au

bras support d'antenne situé dans le plan méridien terrestre passant par P et un axe parallèle à l'axe (2) et une réalisation du bras (24) en deux parties, la liaison des deux parties se faisant entre P et F1, ces deux parties pouvant se déplacer l'une par rapport à l'autre en translation et en rotation selon l'axe ou autour de l'axe PF1.

Une variante de la monture d'antenne peut être réalisée comme suit pour permettre d'adapter la monture à un suivi de satellites en orbite circulaire dans des plans orbitaux faisant avec le plan équatorial un angle (o () différent. Pour cela, l'organe tournant primaire (18) est réalisé en deux parties (18a) et (18b) pour permettre de placer l'axe polaire secondaire (19) (lié à 18b) dans différentes positions angulaires (c) par rapport à l'axe polaire primaire (lié à 18a) tout en passant par M. Les parties 18a et 18b, après réglage, sont immobilisées l'une par rapport à l'autre. Le mouvement relatif de 18b par rapport à 18a est facilité par la mise en place de rainures ou guides en arc de cercle centrés en M.

La motorisation des différents éléments tournants peut être réalisée de diverses façons avec des moteurs linéaires avec ou sans l'utilisation de crémaillères ou avec des moteurs rotatifs.

Nous décrivons (fig. 11) une motorisation réalisée par des moteurs rotatifs qu'il est judicieux d'utiliser pour simplifier les organes de commandes. La motorisation est réalisée par deux moteurs (26) et (27), l'un pour assurer la rotation de l'organe tournant primaire (18) autour de l'axe polaire primaire (4), l'autre pour assurer la. rotation de l'organe tournant secondaire (20) autour de l'axe polaire secondaire (19). Le bâti du moteur (26) est monté sur l'organe tournant (18), son axe étant parallèle à l'axe polaire (4), une partie d'engrenage (28) d'axe (4), lui-même solidaire du support (3), est montée solidaire de l'axe (4).

Cet engrenage s'engrène sur un pignon monté sur l'axe du moteur (26). La rotation du moteur (26) entraînera la

rotation de 1'organe tournant primaire (18) par rapport à l'axe (4) avec proportionnalité entre les deux rotations.

Le bâti du moteur (27) est monté sur l'ensemble tournant secondaire (20), son axe étant parallèle à l'axe polaire secondaire (19), une partie d'engrenage (29) d'axe (19) est montée solidaire de l'axe polaire secondaire (19),. lui-même solidaire de l'organe tournant primaire (18).

Cet engrenage s'engrène sur un pignon monté sur l'axe du moteur (27). La rotation du moteur (27) entraînera la rotation de 1'ensemble tournant secondaire (20) avec proportionnalité entre les deux rotations. Les vitesses de rotation des moteurs doivent être fonction 1) pour le moteur (26) (rotation de l'organe tournant primaire (18)) de la vitesse de rotation du globe terrestre (1 tour/jour), donc doit assurer la rotation de cet organe tournant primaire (18) à la vitesse de 1 tour/jour pour assurer le suivi d'un satellite.

2) pour le moteur (27) (rotation de l'organe tournant secondaire (20) de la vitesse de rotation du satellite sur son orbite circulaire. Si celle-ci correspond à une révolution en deux heures, l'organe tournant secondaire (20) devra avoir une vitesse de déplacement de 180°/heure pour assurer le suivi du satellite.

Le suivi correct d'un satellite nécessite une vitesse de rotation des moteurs adaptée comme indiqué au paragraphe précédent mais demande aussi de pouvoir positionner l'axe de l'antenne donc l'axe du bras de support d'antenne (24) sur le satellite suivi au début de la poursuite. Ceci peut être obtenu de la façon suivante : 1) Pour la rotation de l'organe tournant primaire (18), la position initiale dépend de la position du plan d'orbite du satellite suivi à l'heure du début de la poursuite. Cette position dépend uniquement de l'heure du début de la poursuite, de la longitude du lieu d'installation et de l'heure de la mise en place du satellite sur son orbite. Si cette position angulaire de l'organe tournant primaire (18) est A avec une origine qui

correspond à la mise en place de l'organe tournant primaire (18) dans le plan du méridien du lieu d'installation de l'antenne et un sens positif correspondant au sens Ouest vers Est on a (dans l'hémisphère Nord) : A°-360 x H/24-Long°-360 x Ho/24 H : heure de début de poursuite calculée avec le nombre de décimale nécessaire à une précision suffisante (exprimée en référence Greenwich) Long° : Longitude du lieu d'installation Ho : Heure en valeur décimale où le plan méridien de Greenwich est perpendiculaire au plan de l'orbite des satellites (exprimée en temps référence Greenwich).

Les données Long° et Ho, qui sont des constantes, peuvent être fournies à un organe de calcul intégré à la monture d'antenne ou en liaison avec la monture, une référence horaire (Réf. Greenwich) est fournie à l'organe de calcul qui pourra déterminer l'angle A de poursuite initiale. A chaque demande de démarrage, l'organe de calcul choisira le plan d'orbite situé au plus près de la position d'installation de la monture (par choix du plan d'orbite donnant une valeur absolue de A minimum). Ensuite, le système devra programmer des sauts de position de l'organe tournant primaire (18) pour suivre un satellite situé sur un plan d'orbite voisin. Ces sauts angulaires sont fonction du nombre de plans orbitaux (s'il y a 8 plans orbitaux également répartis, les sauts seront de 45°).

2) Pour la rotation de l'organe tournant secondaire (20), la position en début de poursuite dépend de l'heure du début de poursuite (par rapport à un repère temps Hd) de la vitesse de rotation des satellites sur leur orbite et de leur position initiale au temps repère Hd. Un organe de calcul de même nature que celui assurant le positionnement de l'organe tournant primaire (18) peut effectuer ce calcul si on lui a fourni les constantes nécessaires (vitesse orbitale, position initiale, horloge).

Le calage de l'organe tournant secondaire (20) peut également se faire de la façon suivante : Après avoir placé l'axe polaire secondaire (19) perpendiculaire au plan

de l'orbite du satellite que l'on désire suivre, on place l'organe tournant secondaire (20) en position médiane par exemple, c'est-à-dire dans le plan défini par les axes polaires primaire et secondaire, on mesure le signal capté par l'antenne et, quand le maximum est atteint, donc quand le bras de l'antenne se trouve dirigée vers le satellite suivi, on met en route le moteur (27) de rotation de l'organe tournant secondaire (20) et on enregistre les paramètres de ce passage pour initialiser le suivi du et des satellites sur l'orbite. Cette façon de procéder est particulièrement utile s'il n'y a pas une règle de synchronisme simple entre le mouvement des satellites dans leurs plans orbitaux et le mouvement de rotation des plans orbitaux par rapport au globe terrestre.

Le pilotage du système peut se faire à l'aide d'informations transmises par les satellites sous forme d'un message communiquant les valeurs nécessaires pour initialiser les déplacements, ces valeurs étant gardées en mémoire par l'organe de calcul de la monture pour une utilisation future.

Pour le contrôle des deux rotations nécessaires pour l'utilisation de la monture, des repères de position interne peuvent être utilisés sous forme de roues codées, de contacts ou de signaux de position liée aux organes en mouvement.

Enfin, la mise en position de l'axe de l'antenne en début d'utilisation peut se faire de façon autonome par l'organe de calcul intégré à la monture dès l'instant que l'on fournit les données suivantes à l'organe de calcul : -La position origine des rayons situés dans le plan équatorial qui sont l'intersection par le plan équatorial des plans où sont placés les orbites des satellites, ces positions étant données pour un temps origine.

-La position origine angulaire des satellites sur leurs orbites, ces positions étant données pour un temps origine.

-La vitesse angulaire des satellites sur leurs orbites.

-La longitude du lieu d'installation (cette dernière dépend du lieu d'installation alors que les autres sont des constantes).

Les précédentes informations combinées avec l'information temps d'une horloge interne, elle-même référencée au temps origine, permet une mise en position automatique de l'antenne sur le satellite recherché à chaque mise en service.

Dans le système décrit, il faut remarquer que, si on place un plan de symétrie de l'antenne perpendiculaire à la direction de l'axe (23), axe des trous de la chape (21) et axe support du bras de l'antenne, le plan de symétrie de l'antenne restera perpendiculaire au plan orbital des satellites suivis, quelles que soient les rotations de l'organe tournant secondaire (20) autour de l'axe polaire secondaire, celui-ci étant maintenu perpendiculaire au plan de l'orbite. Cette propriété est utile pour obtenir un positionnement de l'antenne donnant le meilleur rendement des différents organes liés géométriquement à l'antenne intervenant dans les opérations de réception ou d'émission et pour faciliter l'installation de ses organes.

Nous décrivons maintenant (fig. 12) une autre réalisation de l'invention appliquée à un système utilisant une monture polaire sans rattrapage d'azimut. Le système comporte les mêmes organes, support (1) placé vertical au lieu d'installation, axe perpendiculaire (2) en M au support (1), support (3) articulé sur l'axe (2), axe polaire primaire (4) passant par M perpendiculaire à l'axe (2) et réglé et immobilisé perpendiculaire au plan équatorial, un organe tournant primaire (18) libre en rotation autour de (4) portant un axe polaire secondaire (19) concourant au point M et faisant un angle () avec l'axe polaire principale (4) (cet angle () étant égal à l'angle du plan orbital des satellites suivis par rapport au plan

équatorial), un organe tournant secondaire (20) articulé en rotation autour de l'axe polaire secondaire (19). L'antenne (25) est directement fixée sur l'organe tournant secondaire (20). Les motorisations et commandes des moteurs sont faites de façon semblable à celles utilisées pour le système appliqué aux montures polaires avec correction d'azimut. Ce système permet un suivi approché des satellites, l'erreur étant d'autant plus grande que le satellite est sur une orbite d'altitude plus basse (voir fig. 2).

Une variante de réalisation permet au système objet de ce brevet de suivre des satellites sur orbite pseudo-circulaire. Ces satellites se déplacent avec un écart léger (dans le sens radial) par rapport à leur orbite circulaire théorique. Pour assurer un suivi parfait (en cas de nécessité), on place sur le mât (1), selon l'axe PM, un moyen (moteur linéaire ou autre) assurant le déplacement de P selon l'axe PM, ce qui permet de faire varier la distance PM par commande d'un faible déplacement de l'axe du moteur et de régler précisément la direction de l'antenne sur le satellite.

Les solutions exposées dans les différentes réalisations peuvent être utilisées partiellement ou en combinaison pour réaliser un dispositif correspondant aux objectifs de l'invention sans entraîner de novation par rapport au présent brevet.