Brevet FR2061498A1 — publié le 19710625

1; 2061498 La présente invention concerne des perfectionnements aux antennes à large bande et a trait plus particulièrement à;des antennes d'émission pour ondes très courtes utilisées par exemple dans des émetteurs de radiodiffusion à modulation de fréquence ou 5 de télévision. Selon que l'émission doit se faire uniformément dans toutes les directions ou doit favoriser certaines directions, le diagramme de. rayonnement de l'antenne utilisée doit être omnidirectionne^. ou plus ou moins directif. De telles antennes dont les caractéris-10 tiques de rayonnement peuvent être réglées sont généralement constituées .de- plusieurs imités de rayonnement directives, électriquement indépendantes, dont la disposition et les conditions d'excitation sont définies par le diagramme désiré. Un type classique de ces antennes est l'antenne à panneaux de 15 dipôles. Elle comporte généralement un ensemble de quatre panneaux de dipôles disposés au sommet d'un pylône et'pointés dans des directions orthogonales, chaque panneau étant constitué de plusieurs dipôies ayant une alimentation commune et disposés devant un réflecteur. Une alimentation des quatre-panneaux identique en-puis-20 sance et en phase permet d'obtenir un diagramme de rayonnement horizontal sensiblement circulaire, ce qui est la caractéristique d'une antenne omnidirectionnelle, tandis qu'une répartition de puissance différente pour les quatre panneaux conduit à un diagramme plus directif. 25 Ces antennes à panneaux de dipôles sont très couramment uti lisées dans les émetteurs à modulation de fréquence ou de télévision. Elles présentent toutefois certains inconvénients tels qu'une structure relativement compliquée et délicate, difficile à protéger par exemple contre les effets mécaniques et électriques du gi-30 vre et de la glace, tant à cause de la présence des dipôles eux-mêmes que de. celle des réflecteurs. D'autres types d'antennes dites antennes à fentes peuvent servir à l'émission d'ondes très courtes à large bande de fréquence. Une version classique d'antenne à fentes consiste en un cylin-35 dre vertical possédant une ou plusieurs fentes verticales ouvertes le long de ses génératrices. La structure d'une telle antenne est nettement' plus simple que celle des antennes à panneaux de 69 02394 2 2061498 dipôles, mais ses caractéristiques de rayonnement sont netteme^^ moins intéressantes, notamment en ce qui concerne la largeur de bande de fréquence et la facilité de réaliser un diagramme de directivité réglable. 5 Dans une autre version d'antenne à fentes, des unités direc tives à fente rayonnante, panneau ou cylindre, sont disposées devant des réflecteurs, autour du pylône support. Ces antennes présentent l'avantage d'avoir des diagrammes réglables grâce à leurs unités directives indépendantes, mais la présence des ré-10 flecteurs complique leur structure. La présente invention concerne une nouvelle antenne à large * bande pour l'émission d'ondes très courtes, radiodiffusion à modulation de fréquence ou télévision, jouissant de très bonnes caractéristiques de rayonnement, et notamment d'un diagramme de raye;. 15 nement horizontal qui, s'il est omnidirectionnel, est voisin du cercle idéal avec une bonne approximation dans toutes les directions. La structure relativement simple d'une telle antenne, dûe à la réalisation originale des unités de rayonnement la constituant, la rend d'une part économique et, d'autre part, peu fragile.et peu 20 sensible aux effets de la glace par exemple. La description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, permettra de faire ressortir d'autres objets et résultats de l'invention. Elle se réfère aux figures annexées qui représentent i 25 - la figure 1 : une vue en perspective très schématisée de la structure d'une unité de rayonnement selon l'invention constituant une antenne directive. - la figure 2 : une vue de dessus très schématisée d'un assemblage de trois unités de rayonnement selon la figure 1 30 constituant une antenne omnidirectionnelle. La figure 1 représente schématiquement la structure d'une unité de rayonnement selon l'invention. L'élément rayonnant est constitué de deux surfaces conductrices formant un dièdre 1 dont l'angle intérieur est au moins égal à 90°. Une fente 2 est ouver-35 te le long de l'arête de ce dièdre 1 sur une longueur approximativement égale à la longueur d'onde moyenne des ondes à. émettre. Elle est alimentée en son milieu par l'énergie à rayonner. Cette alimentation est faite de manière classique par une ligne bifi 69 02394 5 2061498 laire 3>4 par exemple dont le raccord à une ligne générale d'alimentation est réalisé par des moyens classiques. Le dièdre à fente ainsi constitué est placé devant une surface conductrice cylindrique 5* la fente du dièdre étant paral-5 lèle aux génératrices de ladite surface. La fixation du dièdre 1 est çéalisée■sur la surface 5 par 1'intermédiaire de supports conducteurs 6 et 7. Ces supports sont fixés sur le dièdre en des points où l'onde ràyonnée par la fente, présente des noeuds de , tension, et par exemple aux deux extrémités de la fente. Dans 10 Un mode de réalisation légèrement différent de celui schématisé par. la figure 1 et dans lequel les deux surfaces conductrices constituant le dièdre 1 ne sont pas mécaniquement reliées aux extrémités de la fente 2, les supports 6 et 7.» dont les deux parties sont mécaniquement et électriquement reliées sur ia sur-15 face cylindrique 5* constituent les deux court-circuits de la fente 2. La surface cylindrique 5 peut être une partie de cylindre, comme l'indique la figure 1, ou bien être un cylindre complet. Ainsi, le dièdre à fente selon l'invention peut être direatement 20 fixé sur un pylône cylindrique qui fait alors fonction à la fois de pylône support de l'antenne et de réflecteur pour le dièdre à fente. Le diagramme de rayonnement horizontal d'un tel dièdre à fente est un diagramme directif à un lobe principal dont l'axe 25 est perpendiculaire.au plan de la fente. L'ouverture de ce lobe est notamment fonction de l'angle intérieur du dièdre 1 et de la largeur 1 des deux surfaces conductrices le constituant. Il est à noter que la largeur de la fente 2 n'agit pas sur le diagramme de rayonnement lui-même, mais qu'elle influe sur 30 l'impédance d'entrée du dièdre. Pour une fente de largeur uniforme, comme il est représenté sur la figure 1, le choix judicieux de cette largeur permet de conserver l'adaptation dans une bande de fréquence très étendue. Il est également possible, dans certains cas, et pour améliorer l'adaptation d'impédance, d'uti-35 liser une fente de largeur non uniforme. Les avantages d'une telle unité de rayonnement sont, outre ses qualités électriques, la simplicité de sa structure qui la ' rend d'une part'beaucoup plus économique qu'un panneau de dipôles 69 02394 4 2061498 et d'autre part plus résistante, aux perturbations atmosphériques notamment. Il suffit de fermer la fente 2 par un petit ra-dôme, comme représenté sur la figure 2, pour que l'antenne soit protégée contre le givre par exemple. 5 Une variante de réalisation consiste à remplacer les surfaces conductrices pleines constituant lè dièdre 1 par des surfaces conductrices ajourées. Cette version permet d'alléger la structure de l'antenne, mais la rend plus sensible aux perturbations atmosphériques. 10 Un autre avantage du dièdre à fente selon l'invention est que son diagramme de rayonnement horizontal se prête très bien à des combinaisons de plusieurs dièdres en vue par exemple d'obtenir des antennes omnidirectionnelles. La figure 2 représente une vue schématique, de dessus, d'une 15 antenne omnidireetionnelle combinant, autour d'un pylône support cylindrique 8, trois dièdres à fente 9, 10, 11, selon l'invention. Ces trois dièdres sont disposée symétriquement autour du pylône 8 qui leur sert de réflecteur de manière que les axes des lobes principaux de leur diagramme de rayonnement horizontal, passant 20 par le centre du pylône 8 fassent entre eux des angles de 120° ; leurs fentes sont alimentées, en leur milieu, par des puissances égales et en phase. Cette disposition assure à l'antenne un diagramme de rayonnement horizontal ômnidirectionnel d'une très bonne qualité. 25 Le diamètre du pylône 8 servant de réflecteur et la distance des fentes des trois dièdres au pylône influent sur la forme du diagramme de rayonnement horizontal de l'antenne. Le diamètre de ce pylône,au niveau des dièdres, peut être avantageusement choisi approximativement égal aux deux tiers de la longueur d'onde mo-30 yenne des ondes à émettre, tandis que la distance de la fente de chaque dièdre au pylône est choisie approximativement égale au tiers de cette longueur d'onde. Les supports assurant la fixation des trois dièdres 9, 10, 11 au pylône et représentés en 15, 16, 17 sur la figure 2 correspon-35 dent au support supérieur 6 de la figure 1. Trois autres supports identiques, non représentés sur la figure 2 et correspondant au support 7 de la figure 1 sont fixés à la partie inférieure des 69 02394 •5- 2061498 dièdres. Dans l'exemple représenté ici, les deux plans formant chaque dièdre ne sont pas réunis et les six supports tels que 15, 16, 17 réalisent les courts-circuits aux deux extrémités des fentes. 5 Sur cette figure, on a schématiquement représenté, en 18,. 19, 20, de. petits radômës constitués de panneaux isolants et protégeant les fentes "contre les perturbations apportées par exemple par- le givre w ; v Un exemple de réalisation non limitatif est donné ci-dessous, 10 pour une antenne d'émission à modulation de fréquence dont la bande de fréquence,-bandé II, est comprise entre.87,5 et 100 MHz. . Dans cet exemple, les dimensions approximatives des éléments caractéristiques de l'antenne sont avantageusement les suivantes : Diamètre du pylône :2m. 15 Angle intérieur des dièdres à fente : 100° . Hauteur des fentes 3 m; ' . Largeur des fentes : 0,3 ni. * r Distance de chaque fente au pylône :1m. v Largeur 1 des surfaces constituant,chaque dièdre : 0,83 m.- 20 L'indépendance électrique des trois dièdres à fente d'une antenne telle que celle schématisée sur la figure 2 permet de modifier facilement son diagramme de rayonnement. Il suffit pour cela d'alimenter les trois dièdres avec des puissances différentes soit en amplitude, soit èn phase, et ceci pour rendre l'antenne 25 partiellement directive et favoriser l'émission dans certaines ! • . directions. Dans certains cas, il est encore possible de réaliser une antenne directive avec un seul dièdrè à fente fixé sur le pylône (c'est le cas de la figure 1) ou avec deux dièâéere à fente avanta-30 geusement espacés autour du pylône de 120°, angle le plus favorable à une bonne combinaison des diagrammes de rayonnement des dièdres à fente selon l'invention. » Parmi les nombreux avantages du dièdre à fente selon l'invention, il faut mentionner la simplicité de sa structure mécanique 35 qui conduit à un prix moins élevé que par exemple les panneaux de dipôles, à une réalisation et une mise au point plus facile, à une moins grande fragilité et par conséquent à.une maintenance plus aisée, tout en assurant une qualité améliorée des caracté 69 02394 6 2061498 ristiques de rayonnement. Quant à l'antenne orani directionnelie réalisée par la combinaison de trois de ces dièdres à fente, elle présente, outre les qualités mécaniques des dièdres à fente eux-mêmes, un diagramme 5 ' de rayonnement horizontal suffisaient voisin du diagramme circulaire idéal pour que l'émission soit bonne dans toutes les directions. Son diagramme de rayonnement vertical est sensiblement équivalent à celui d'une antenne à panneaux de deux dipôles qu'elle remplace ainsi avantageusement. 10 Le gain vertical de telles antennes est facilement augmenté en disposant les uns au-dessus des autres plusieurs étages de dièdres à fente comme cela est fait, de manière habituelle, dans les antennes à panneaux de dipôles. Le remplacement des réflecteurs individuels associés à cha-15 que panneau directif, dans les antennes à dipôles par exemple, par un réflecteur cylindrique unique qui, comme il a été dit, constitue le pylône porteur lui-même simplifie beaucoup la structure de l'antenne. Il est à noter que, si une telle antenne doit être réalisée autour d'un pylône non cylindrique, il suffit d'en-20 tourer la partie du pylône sur laquelle seront fixés les dièdres d'une surface conductrice cylindrique. La description qui précède a été donnée à titre d'exemple non limitatif ; d'autres variantes peuvent être envisagées sans, pour autant, sortir du cadre de l'invention. « 69 02394 7 2061498 REVENDICATIONS 1 - Antenne à large bande de fréquence, notamment pour l'émission d'ondes très, courtes, comportant au moins une unité de rayonnement caractérisée en ce que ladite unité comprend un réflecteur constitué d'une surface conductrice cylindrique (5) 5 et un élément rayonnant constitué de deux surfaces conductrices planés formant un dièdre (l) dont l'arête est parallèle aux géné-• ratrices de la surface cylindrique (5) et dont 1' angle intérieur, tourné vers le réflecteur (5) ést de l'ordre de 90° à 100°, une fente (2) étant ouverte le long de ladite arête"sur une longueur 10' approximativement égale à la longueur-d'onde moyenne des ondes à émettre et étant alimentée en son milieu par l'énergie à émettre ; l'unité de rayonnement ainsi constituée est appelée "dièdre à fente". 2 - Antenne à large bande de fréquence selon la revendication 15- 1, caractérisée en ce que la,largeur des fentes (2) dont dépend l'impédance d'entrée des dièdres à fente est uniforme. 3 - Antenne à large bande de fréquence selon la revendication 1, caractérisée en ce que la dite largeur des fentes (2) n'est pas uniforme. 20 4 - Antenne à large bande de fréquence selon l'une des reven dications 2 ou 3> montée au sommet d'un pylône support et caractérisée en ce que la partie du pylône sur laquelle est fixée l'antenne- est cylindrique et constitue le réflecteur du/des dièdres à fente formant .ladite antenne. 25 5 - Antenne à large bande de fréquence selon la revendication 4 caractérisée en ce qu'elle comporte trois dièdres à fente (9» 10, 11) disposés symétriquement à 120° autour d'un pylône Support formant réflecteur cylindrique (8). 6 - Antenne à large b&nde de fréquence selon la revendica-30 tion 5 caractérisée en ce que lésdits trois dièdres à fente (9, 10, 11) sont alimentés par des puissances constamment égales et en phase, de telle manière que le diagramme de rayonnement horizontal de ladite antenne est omnidirectionnel. 7 - Antenne à large bande de fréquence selon la revendication 35 5 caractérisée en ce que les dits trois dièdres à fente (9,10,11) sont alimentés par des puissances d'amplitude ou de phase diffé- 69 02394 8 2061498 rentes et variables, de telle manière que 1*amplitude des lobes principaux de rayonnement horizontal de chaque dièdre et la direction de leur axe sont réglables. 8 - Antenne à large bande de fréquence selon l'une des reven-5 dications 1 à 7 caractérisée en ee que les deux surfaces planes • constituant les dièdres (1) eux-mêmes sont fixées au réflecteur (5) associé, au moyen de supports conducteurs (6,7) réunis mécaniquement et électriquement d'une part audit réflecteur (5) et, d'autre part, auxdites surfaces cosstituant le dièdre (1), en des 10 points où. le courbe de répartition des tensions présente toi noeud. 9 - Antenne à large bande de fréquence selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisée ea ee que les fentes des dièdres à fente sont protégées par des panneaux isolants formant radôme (18, 19, 20). 15 10 » Antenne à large bande de fréquence selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisée en ce que les dièdres à fente sont disposés autour du pylône support formant réflecteur en plusieurs étages, de manière à augmenter le gain vertical de ladite antenne. BAD ORIGINAL