Brevet FR2039253A1 — publié le 19710115

L'invention concerne une antenne active, c'est-à-dire une antenne qui. comprend des organes actifs pouvant être commandés et présentant un caractère tripolaire (par exemple tubes ou transistors) ; de façon plus précise, l'invention Concerne une telle an-5 terme active dans laquelle lesdits organes actifs sont adaptés, en adaptation au bruit, aux parties de l'antenne qui captent l'énergie à haute fréquence du rayonnement reçu. Dans- presque tous les services de radiodiffusion, il est nécessaire de pouvoir recevoir et/ou émettre dans deux ou plusieurs 10 gammes de fréquences entièrement séparées les unes des autres. Autrement dit, c'est seulement dans des cas extrêmement rares que l'on assure un service de radiodiffusion dans une gamme de fréquences étroitement limitée et non subdivisée. Comme exemple mais non comme domaine exclusif d'application, on mentionnera là radiodif-15 fusion de divertissement. Dans ce cas, les gammes des ondes longues, moyennes, courtes et ultra-courtes se situent, avec de grands espacements, entre 0,15 et 110 MHz. Du point de vue économique, il n'est pratiquement pas possible de fabriquer des antennes qui fonctionnent avec le même rendement 20 pour toutes les gammes de fréquences. C'est pourquoi, jusqu'à présent, ou bien on commutait plusieurs antennes appelées ici antennes passives sur la base des considérations qui suivent et dont chacune était destinée à une portion déterminée de l'ensemble des gammes, ou bien, comme par exemple dans les installations radiophoni-25 que s de véhicules, on utilisait des antennes passives qui n'étaient adaptées que de façon approximativement correcte au récepteur et accordées de façon approximativement correcte que dans la gamme de fréquences la plus élevée à recevoir (antenne en tige pour véhicules automobiles).-30 Etant donné que ces • antennes courtes accordées pour la. gamme des ondes ultra-courte s ne donnent pour les gammes des ondes longues, moyennes et courtes, qu'un faible couplage capacitif au champ électromagnétique, excité presque exclusivement par la composante électrique du champ ambiant, il est nécessaire en pareil cas d'uti-35 liser, pour la liaison entre antenne et récepteur, des câbles qui ont une très faible composante capacitive, c'est-à-dire des câbles qui n'ont pas d'impédance caractéristique définie. Il en résulte t BAD ORIGINAL 69 45238 2 2039253 un inconvénient, à savoir qu'en aucun cas, ni dans la gamme supérieure ni dans la gamme inférieure de fréquences» l'antenne avec s& résistance interne n'est adaptée au eâble. D'autre part, les antennes en tige, qui sur les véhicules automobiles sont princi-5 paiement construites sous la forme d'antennes téïescopiques,sont exposées dans une large mesure au risque de dégâts fortuits. Dans les installations d'antenne collective, de s problèmes de ce genre se posent également. Dans ce cas, les gammes de fréquences sont généralement subdivisées à priori en deux portions, "10 cLe sorte qu'au moins pour la gamme des ondes ultra-courtes, on peut assurer une adaptation approximativement bonne au câble de descente (à l'époque, récente, presqu'exclusivement 60 ohm$, mais, pour la gamme inférieure de fréquences, il se produit les mêmes disparités entre impédance d'antenne et câble de descente que 15 dans une installation réceptrice de radiodiffusion sur véhicule automobile. A la transformation inévitable de l'impédance élevée de l'antenne en tige en l'impédance caractéristique de 60 ohms du câble de descente, il se produit en outre des points de résonance qui excluent complètement la réception en certaines par-20 ties de certaines gammes de fréquences* l'invention a en conséquence pour objet une antenne avec laquelle on ne rencontre pas les inconvénients décrits,qui sont, pour récapituler, les suivants : mauvais couplage au champ élec-magnétique, mauvaise adaptation au câble de descente,et,malgré 25 ce mauvais couplage au champ électromagnétique,des dimensions géométriques relativement grandes et ainsi une possibilité de destruction relativement élevée» L'invention part d'une antenne dite active du genre susdit. L'invention tire parti des considérations qui font l'objet de la 30 demande de brevet français déposée le 12 Décembre 1968 sous le n° PV. 177 995 au nom de la Demanderesse. Dans celui-ci, il est énoncé qu'à l'aide de composants électroniques pouvant être commandés et présentant un caractère tripolaire, de préférence à l^aL-de transistors,on peut réaliser directement des adaptations à 35 bande large entre les parties d'antenne qui capte le rayonnement reçu et le câble de descente ou le récepteur,ces composants commandés optimalisant le rapport signal sur bruit.Cette forme d'adaptation est appelée adaptation au bruit .Les antennes dudit tgpe qui comportent une telle adaptation au bruit sont appelées antennes BAD ORIGINAL 69 45238 3 2039253 actives à cause des éléments structuraux commandés que l'on utilise. L'antenne active proposée par le brevet cité présente, pour toutes les fréquences et gammes de fréquences à recevoir, un seul parcours de transmission entre les parties réceptrices d'antenne 5 et le point de connexion de l'antenne. Par suite, à l'aide d'une antenne active de ce genre, il n'est pas encore possible de résoudre le problème défini plus haut qui est d'éviter lesdits inconvénients . La solution du problème posé est rendue possible selon l'in-10 vention, en principe par le fait que l'on met l'antenne active décrite en mesure de recevoir plusieurs gammes différentes de fréquences de sorte que les inconvénients décrits des antennes passives connues peuvent être évités complètement. Selon l'invention, dans le cas d'une antenne active du type indiqué plus haut, on y 15 parvient par le fait que, au sein du montage d'ensemble qui comprend les parties réceptrices d'antenne et les organes actifs, on prévoit, pour au moins deux groupes des différentes gammes de fréquences, un parcours distinct de transmission èt de conduction vers le point de descente de l'antenne, de telle sorte que, pour chacun 20 des deux groupes de gammes de fréquences, on rend indépendantes les unes des autres les conditions d'adaptation entre les parties réceptrices d'antenne et les organes actifs, et/ou que les points de travail des organes actifs peuvent être réglés en fonction de conditions d'adaptation indépendantes les unes des autres.-De cette 25 manière, on arrive à combiner un couplage optimal au champ électromagnétique avec une adaptation optimale au câble de descente utilisé dans chaque cas au point de branchement, et à donner à l'antenne de très petites dimensions géométriques avec une grande insensibilité aux efforts mécaniques. Ces avantages sont obtenus au sein du 30 montage d'ensemble de l'antenne active, de sorte que l'on n'a pas besoin de composants extérieurs supplémentaires ni de moyens d'adaptation à différentes gammes de fréquences. Chaque parcours de transmission et de conduction avec ses organes actifs peut être adapté de façon optimale à la gamme de fréquences correspondante, 35 de sorte que, malgré de grandes différences dans les gammes de fréquences, il est possible d'obtenir avec une seule antenne une réception optimale dans ces différentes gammes. Ces avantages se 69 45238 4 2039253 font sentir tout spécialement quand on utilise l'antenne active selon l'invention sur un véhicule automobile, mais,étant donné les avantages décrits, les antennes de ce genre selon 1'invention,peuvent s'utiliser aussi, avec les avantages décrits, dans d'autres 5 domaines analogues. Selon un mode d'exécution de l'invention qui est tout particulièrement avantageux pour les antennes de véhicules automobiles, l'ensemble des gammes de fréquences à recevoir est divisé en deux groupes et amené au point de descente de l'antenne par deux parcotas 10 séparés de transmission et de conduction, avec une adaptation et/ou une amplification correspondantes. De cette manière, on peut avoir des résultats optimaux pour les deux parties de gammes de fréquences très différentes qui sont importantes dans les antennes de véhicules automobiles, à savoir d'une part les gammes des ondes lon-15 gues, moyennes et courtes et d'autre part les gammes des ondes ultra-courtes. Selon un mode d'exécution de l'invention, les parcours de transmission et de conduction mènent à deux points de descente différents affectés à des gammes de fréquences différentes. Si donc on 20 désire séparer le câble de descente ou bien alimenter deux récepteurs séparés, on dispose de points de descente distincts. Selon un autre mode d'exécution de l'invention, c'est seulement dans le parcours destiné à la gamme supérieure, par exemple à la gamme des ondes ultra-courtes, que l'organe actif est adapté, en 25 adaptation au bruit, à la partie réceptrice d'antenne. Ce mode d'exécution convient particulièrement aux antennes de véhicule présentant les gammes de fréquences très différentes que l'on a mentionnées. La dépense est faible, le défaut d'adaptation peut en fait être accepté pour la gamme inférieure de fréquences. 30 Selon un autre mode d'exécution de l'invention, l'organe actif . destiné à la gamme supérieure de fréquences est relié à la partie réceptrice commune d'antenne par couplage capacitif. De préférence, le couplage capacitif est établi par l'intermédiaire du blindage d'une ligne coaxiale. 35 Selon un autre mode d'exécution de l'invention, la ligne co- axiale mentionnée constitue une ligne pseudo-axiale imprimée formée de trois bandes conductrices juxtaposées parallèlement, les deux 69 45238 5 2039253 bandes conductrices extérieures formant le "blindage de la bande conductrice intérieure. Selon un autre mode d'exécution de l'invention, sur les électrodes de commande des organes actifs on prévoit' des bobines di-5 mensionnées de façon à bloquer le passage des gammes de fréquences non prévues pour cet organe actif. On évite ainsi les perturbations et les couplages mutuels entre gammes de fréquences séparées. Selon un autre mode d'exécution de l'invention, après l'organe actif du parcours de transmission et de conduction de la gamme in-10 férieure de fréquences, on place un autre organe actif d'amplification. On réduit ainsi d'une part le risque de distorsion non linéaire et d'effet de mélange, et d'autre part on obtient une augmentation de l'amplification sans augmentation du bruit, ce qui abaisse l'intensité limite de champ, c'est-à-dire, la sensibilité de 15 l'antenne est améliorée. Un exemple d'exécution de l'invention, sous forme de câblage imprimé^ qui convient en particulier pour être logé dans la monture d'un rétrovisetar de véhicule automobile sera décrit en s© référant aux figures suivantes, données à titre d'exemples non limitatifs s 20 la figure 1 montre schématiquement en perspective 1 ' antenne active selon l'invention ? la figure 2 est m schéma électrique de la partie de l'antenne qui contient les organes actifs. Selon la figure 1, sur une plaque de matière isolante P sont, 25 de façon connue, imprimés des conducteurs 1 est 2 qui jouent le rôle d'inductances. Ces conducteurs forment, avec la capacité terminale 3 qui est constituée par exemple par le rétroviseur, la partie "passive c'est-à-dire réceptrice de 1'antenne. On peut faire varier la capacité 3 dans des limites déterminées5 et en particuliers, dans une 30 mesure telle que le produit de la hauteur effective de l'antenne par cette capacité reste inchangé. Dans les gammes inférieures de fréquences, notamment dans les ondes longues et moyennes, la transformation de la résistance de rayonnement en vue d'une adaptation optimale au bruit se heurte à 35 deux obstacles, d'une part la petitesse de la résistance de rayonnement, et, d'autre part, la grande largeur de bande dans laquelle la transformation doit se faire. Les conducteurs 1 et 2 constituent I BAD ORIGINAL 45238 6 2039253 en particulier des moyens de transformation de l'impédance des éléments récepteurs d'antenne en une valeur qui permet ime adaptation optimale au "bruit aux organes actifs. Comme on l'expliquera en détail plus loin » ces organes actifs de l'antenne active sont formés par les transistors 4 et 5 dans le montage de la figure 2. La capacité terminale 3 présente une importance spéciale aussi "bien dans la gamme supérieure, par exemple celle des ondes ultra-courtes, que dans la gamme inférieure, par exemple des ondes longues, moyennes #t courtes. Dans les ondes ultra-courtes, cette capacité terminale 3» avec les conducteurs 1 et 2, constitue la capacité de circuit oscillant d'un circuit d'entrée ; dans la gamme inférieure de fréquences, donc celle des ondes elle poae- titue la capacité principale d'antenne. Se conducteur imprimé 1 se prolonge sous la forme d'un condue-tetœ iïrfesrie'ss: imprimé 7 â'ime ligne pseudo-axiale qui comprend ûmwi ooafeeteii^s gs&ês&GfaEn 8 ©i; 1 parallèlement. Le coîi«u'3*ce«î? 1 ©t 1© oosâaote'ffi/ intérieur 1 fia la ligne pseudo-axiale savent asassi alHailtasifeent d® conducteur d'amenée entre la capacité -bâsï-mffil® 3 si» l8©rgsas aotif utilisé pour la gamme inférieure feéçri2.sac@is çui sst 1s transistor 4. Se conducteur extérieur, âe la. .... ligae aassi 2a conducteur 2,-joue le rôle df'isîcLuc- tanas partielle du circuit d'entrée pour le couplage de l'organe actif destiné à la gamme supérieure de fréquences, donc du transistor 5 destiné dans l'exemple décrit à la gamme des ondes ultra-Gff&rtssj la pes?ti© passif® réceptrice d'satemej, et forme si- EsltaaêmsE.tj sa al s® teiiros çp.® la rssistaaQ® û'eatré© de l'organe sotiS: â.sstia.6 s la iiifclrie'sr® ds. donc du transis-* to:r 4, me paortie du Boataga 4s t?si©femsr&ie2î destinée à l'aSapia-tîœs. as hrsit âs la partie ^éosptri&& &s l'aatess.® à l'impédance âe l3orgaa.e aotif destiaa à 1s gaas supérieure de fré- ?jtc3!D.G'3â; La liaisos. estes 1© conducteur 2 de la ligne pseudo-axiale et le teasasistor 5 destiaé à la gaxm@' supérieure à® fréquences passe par le point de liaisoa S pour arriver aux électrodes imprimées du condensateur de couplage $ bous forme de câblage imprimé -(figure 1) et au point de liaison 10 (figure 2) en passant par un autre condensateur 11 pour arriver à la base du .transistor 5. Les résistances BAD ORIGINAL 69 .45238 7 2039253 12 et 13 indiquées sur la figure 2 servent à régler le point de travail de l'organe actif destiné à la gamme supérieure de fréquences, donc du transistor 5. La liaison entre le transistor destiné à la gamme inférieure 5 de fréquences et la partie réceptrice d'antenne va du point de liaison 14 (figure 1) du conducteur intérieur 7 au point de liaison 15 (figure 2) en passant par une bobine 16 et une résistance 17 pair arriver à la base du transistor 4 destiné à la gamme inférieure de fréquences, donc ici la gamme des ondes, longues, moyennes et c'our-10 tes. La diode 18 indiquée sur la figure 2 protège le transistor 4 contre les charges statiques. Donc, comme on le voit par le dessin et par la description précédente, au sein du montage d'ensemble composé des parties réceptrices d'antenne 1, 2 et 3 et des organes actifs qui sont les 15 transistors 4 et 5, on a prévu pour chacun des deux groupes de gammes différentes de fréquences un parcours distinct de transmission et de conduction qui mène au point de branchement de la descente d'antenne 29 encore à décrire. Cette subdivision en deux parcours de transmission et de conduction est opérée de telle sorte que, pour 20 chaque gamme de fréquences, on obtient des conditions indépendantes d1 adaptation entre les parties réceptrices d'antenne 1, 2 et 3 et les organes actifs qui sont les transistors 4 et 5, et/ou que les points de travail des organes actifs, donc des transistors 4 et 5» sont réglables en fonction de conditions d'adaptation'indépendantes 25 les unes des autres. » Comme le montre encore la figure-2, après l'organe actif destiné à la gamme inférieure de fréquences, donc le transistor 4, est placé un amplificateur supplémentaire constitué par le transistor 6. On obtient ainsi.deux effets avantageux : 30 1) Etant donné que la tension qui existe entre le point de branchement 15 destiné à la gamme inférieure de fréquences et la masse générale 19 est répartie entre deux parcours de commande à transistors, le risque de distorsion non linéaire et d'effet de mélange est diminué. 35 2) Etant donné que deux transistors 4 et 6 sont reliés en sé rie, l'amplification est accrue sans que le bruit soit notablement accru pour cela, ce qui fait que l'on obtient une diminution de 69 45238 8 2039253 l'intensité minimale de champ je'est-à-dire une amélioration de la sensibilité de l'antenne. La résistance 30 insérée dans le circuit d'émetteur du transistor 6 sert à la contre-réaction, et, si elle est convenablement 5 dimensionnée, elle a pour effet de faire disparaître dans le bruit les perturbations causées par intermodulation. La bobine 16 avec la résistance 17, que l'on a insérée pour aplatir une courbe de résonance qui peut apparaître, sert à supprimer les perturbations qui sont engendrées, dans le cas d'utilisa-' 10 tion de l'antenne active selon l'invention sur un véhicule automobile, par les installations électriques du moteur du véhicule et qui sont captées par les parties réceptrices d'antenne et transmises par effet de mélange avec des fréquences plus élevées. La bobine 20, avec le condensateur 21, sert au filtrage géné-15 ral d'entrée du transistor 4 ; la résistance- 22, avec le condensateur 23, sert au filtrage spécial d'entrée du transistor 4 contre les perturbations à haute fréquence qui pourraient être introduites dans l'amplificateur en passant par le point d'alimentation 24 destiné à la tension d'alimentation du transistor 4. 20 La bobine 25 et le condensateur 26 servent à protéger les ten sions amplifiées de la gamme inférieure de fréquences, ici la gamme des ondes longues, moyennes et courtes, contre la sortie du transistor 5 qui amplifie les tensions de la gamme des hautes fréquences, donc ici de la gamme des ondes ultra-courtes. 25 La sortie du transistor 6 de la gamme inférieure de fréquences et la sortie du transistor 5 de la gamme supérieure de fréquences sont toutes deux reliées au point de descente de l'antenne active, donc au câble de descente 29 représenté sous forme de câble coaxial. Toutes les autres résistances et tous les autres condensateurs 30 du schéma de la figure 2,qui ne sont pas désignés plus précisément, servent simplement à alimenter les transistors en courant ou à séparer des tensions continues de potentiels différents. Le condensateur 26 joue en outre ce rôle. Les condensateurs 27 et 28 servent à des tensions de polarisation. 69 45238 9 2039253 K E Y E H » I 0 A I I 0 s a 1.- Antenne active comprenant des organes actifs de commande et de caractère tripolaire, tels que tubes ou transistors, dans laquelle lesdits organes actifs sont adaptés, en adaptation au "bruit, 5 auz parties de l'antenne qui captent l'énergie à haute fréquence du rayonnement reçu, caractérisée en ce que, au sein du montage d'ensemble qui comprend les parties réceptrices d'antenne et les organes actifs, on prévoit, pour au moins deux groupes des différentes gammes de fréquences, un parcours distinct de transmission et de 10 conduction vers le point de descente d'antenne, de telle sorte que, pour chacun des deux groupes de gammes de fréquences, on rend indépendantes les unes des autres les conditions d'adaptation entre les parties réceptrices d'antenne et les organes actifs, et/ou on peut régler les points de travail des organes actifs en fonction de 15 conditions d'adaptation indépendantes les unes des autres. 2.- Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ensemble de la bande de fréquences à recevoir est divisé en deux groupes et an point de descente d'antenne par deux parcours distincts de transmission et de conduction, avec une adaptation 20 et/ou une amplification correspondantes. 3-- Antenne selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les parcours distincts de transmission et de conduction mènent à deux points de descente différents affectés à des gammes de fréquences différentes. 25 4.- Antenne selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que seulement dans le parcours destiné à la gamme supérieure, par exemple à la gamme des ondes ultra-courtes, l'organe actif est adapté par adaptation au bruit à la partie réceptrice d'antenne. 5.- Antenne selon les revendications 1, 2 et 4, caractérisée 30 ence que l'organe actif destiné à la gamme supérieure de fréquences est relié à la partie réceptrice commune d'antenne par couplage capacitif. 6.- Antenne selon la revendication 5, caractérisée en ce que le couplage capacitif est établi par l'intermédiaire du blindage 35 d'une ligne coaxiale. 7.- Antenne selon la revendication 6, caractérisée en ce que la ligne coaxiale est une ligne pseudo-axiale imprimée formée de 69 45238 10 2039253 trois bandes conductrices parallèles juxtaposées, les deux bandes conductrice s extérieures formant le blindage de la bande conductrice intérieure. 8. -Antenne selon l'une quelconque des revendications pré-5 cédentes, caractérisée en ce que sur les électrodes de commande des organes actifs sont prévues des bobines qui bloquent les fréquences non prévues pour cet organe actif. 9. -Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu*après l'organe actif du parcours 10 de transmission et de conduction de la gamme inférieure de fréquences est placé un autre organe actif d'amplification.