Brevet FR2085572A1 — publié le 19711224

La présente invent iori concerne,, manière générale, les anteimes de transmission éleetrcmagnë* ques9 et plus partxculièiemenv,.n dispositif perfectionné de ■ dipeies empilés „ carac^e* isé par un taax d'ornes sTa* icnnaires 5 relativement faible sur .«^ i.ï.; Da?.s ies sys'enjes a:-an" enr.e s. iau* a ±z-=-> quenee, txcs solution approx? mat•.-curan-e pour- -augmenter i«-10 amplifica^-aon du système coexiste à e:sp;.ler ;x. certain nosr; ^ d'éléments semblables.» Par sxempe-j. i" es* souha,-yb'.? dan." beaucoup de cae? d Ealimen ter aes aiptles à ce? r-iveaus -/ois» n« dans la même phase zelat-ive, ru au moins à des phases rela+a-Tes ne différant pas trop xong^emps. Toutefois, il y a us 15 plage entre des dipdles ^ciHins qui a p-r-ttr effet à :augmente* i©taux d'endes stationnai*-es qv«i peuvent ç-tre obtenus sar ^r.--largeur de bande donnée., Le problème au «- oupiage est ~u£ f x.?-îie.-ment important pour- qu'il, sozt,. ou bxer, difficile.".* sien imprs--sitle arec vsa. tel couplage d'obtenir un Taux d'ondes ôt&rs.cn-20 naires réellement satisfaisant aux : anaux .inférieur-s ce téle~ T'iSXOfie Comme solution app.' . "iaa'p.-vur é\ ; ter un couplage direct en Te des r.t.Teay* .voisins de. clip"ies; oc. pourrai- envisager de placer one grande t-t*e conâ-jctrice hcn~ 25 z-ontale à mi-chemin entre les niveaux de dipôles. voisins ■> Tou* couplage direct serait ainsi arrêtée Toutefois* un dxpî-le se trouvant au niveau inférieur aurait sa propre image néga+ive dans la tôle au lieu du dipôle réel dans le niveau se trou.-» Tant au-dessus» Le couplage avec l'image négative serait tout 30 juste aussi fort que le couplage avec le dxpîle dans le nrreau se trouvant au-dessus sans la tôle conductrice fà condition que les courants scécoulant dans les dipôles aux niveaux voisins soient approximativement égaux)» 1"invention a peur but de fournir un am= 35 plifxcateur d'-antenne empilé perfe-" tienne a oaract é ? i s-*- iqu e s d'impédance améliorées et un dessin plus étroit dans les pians horizontaux des dipôles empilés avec une structure peu coûteuse relativement simpie0 C enfermé ment à 1' inventa on, des moyens 40 conducteurs sont placés entre des niveaux voisins d'éléments BAD ORIGINAL 70 35909 2085572 dsantenne ayant- des dimensions guffisammex * grandes peur que soit rédui* , de ma,ni ère appréciable? le .oupia ge d irecfe etvrre niveaux voisins^ 'ou1- en ?-ar:t suff'samme^- pe":tes pour permettre un eer'.ain c,cup~ags ii/ect e-, néanmoins, suff isammen* 5 grandes peur produire une ;:-r - aine image effe 'ive, as \ellr sorte que les effets d* •; ou plage de ic : mage effî-c-x-e e* les effets de couplage direct tenôerr à ?'cpposer « a i"n.r.\..,..e* à peu près l'an i1 autre© l 'appareil J« ..1 irct-n*. ion e**? cs^ac'-é-:,;.™ "50 séjen ce qu1 il comprend ur. p-em;^r p. £m-=nt d'ar^enn^ à-:. moirs un moyen conducteur, étrjirenent auta."-=.r: au p^emie* elém-*n-d 3antenne dans un plan para.iè;* aar.s 1* ensemble au' premier é-liment d'antenne, e* des* mc-yer? pour supporter le piemier élément d'antenne et le moyen c onau. xeur ft. me rela*icn fixe pré-15 déterminée, le m-yen v:orduc"eur étant d : mentionné et pis. 4 pour prcduxre une cer"aine image e.ff™.*ive ~v premier é2 émen': e* peur réduire le - ouplage ii, act en ds plan oe -e me yen conducteur tout en permettant 4".cce i.'1 •ertàjo •• c-«.r'Ja#e -i 1*e. t en travers de •:•? plan, 20 S-:».-, ,;r.e au* r'3 ' ara. --:-r ^ * i i^ue dr- l'intention ? des m: yen.4? enaaa: reurs analogues »or placés de manière que les rangs •>?.;?": r-t d'élément soi en- i» Ter*,-a.iés entre les moyens t ondu: *s";rs mer. :-ionnéî-. les p'eci;e- ;0 P^u? une Disposition ver -1. taie d * élé-25 ment s d'émission, ou s. treuré que aes dimensions satisfaisantes seraient légèrement inférieures à une longueur d'onde entre les niveaux toi sine de dipîles empilés , une largeur de la tour- de support étant un peu inférieure à la distance enne des couches voisines et la largeur des moyens conducteurs étant comprise 30 entre 051 e~ 0P5 de longueur dtotd^o la descr*; p4 .en •: i-après se rapporte à des exemples de réalisa4ion représentés aux aesstns annexés»s dans lesquels a - la figure " en*- une me en pexspe-.'ti-35 ve d'une réalisation de l'invention aans laquelle des antennes dipîles delta sont montées su: un m â* ; = rrés :.. "la figure 2 montre une autre réalisation de l'invention qui comporte, trois dipîles dans chaque couche,. chaque dipôle étant monté- sur une face d:une pour- tr-ian-40 gulaire. BAD ORIGINAL 70 35909 3-~ 2085572 ™ la figure 3 montre use autre réalisa-tion de 13invention, dans laquelle des dipîles verticaux r disposé autour d:un cyî ma? e.- sont découplés par utilisation de moyens conducteurs ver"i:aux0 5 ~ la figure 4. moctre i'amél-orat i-rn des caractéristiques d Jimpéctan:.? citer/-.-* at» moyen de ls inTention.» Sur le dessin.- e* en particulier air la figure 15 est représentée uue réalisation de 11 inven~:ion dans laquelle des antennes aipS'ies dei"a. AxfCî d type 4?30 3que 1-on, 10 peut se pro-rorer- dans le hisser :a~ acct disposées en ;ouches de quatre montées sur les c>tés :?sge:t.;.£e d;une tour carrée « Une *our carrée 11 est recouverte d1 une t-lle conductra :e 12„ Une couche supérieure de dipCIes delta* tel s que les dipîles 13» dont a eux sont visibles,et -,ne couche inférieure d5 élément s di= 15 pries H,dont deux sont visibles? son* montées sur les cStêa respectifs de la tour- --arré^ 11 e Une galerie canota; trice 15 es: plarée à mi-chemin entre le;? dipîles 13 et H qui se trouvent tous entre une gai ex le cordu--; trice supérieure 16 et une galerie conductrice inférieure Chacune des galeries 17P 1? 20 et 16 estj de préférence., essentiellement adaptée a la forme représentéeo Chaque galerie peutêtre fabriquée en un matériau conducteur massif ou en xûx matériau en forme de tamis,, suivant la représentation donnée par la figures c'est-à-dire 25 ayant un côté long rectiligne ,tel que le cité 21 qui est parallèle dans lf ensemble à la face c orrespcndante de la tour et -un cîté courte, tel que le côté 22 „qui est centré autour d'un coin de la tour et qui est coupé perpendiculairement en son milieu par un pian diagonal de la tour, c3est-à-dire par le plan dia-30 gonal passantpar le coin précité et par le coin diagonalement opposéo Poux une bande dshyperfrëquence ayant de l'intérêt9 de 690 MHz à 810 MHz. la dimension typique pour-la séparation a entre des galeries voisines 15, 16 et 1? est de 35 355s6 mmp ce qui correspond à 0,89 de longueur d-cade à la fréquence centrale de la "bande„ la séparation _b entre les dipîles 13 et 14 a,, elle aussia une valeur de 35536 mm. ? correspondant à 0S875 de-longueur d!cnde essentiellement à la fréquence centrale de la bande et la distance o_entre le bord rectiligne 21 40 dcune galerie et la face correspondante de la tour a une valeur BAD ORIGINAL 70 35909 "" 2085572 qui est par exemple ae 8859 mm5 ce qui correspond à 0,223 de longueur d5onde à la fréquence centrale de ?50 MHzs la longueur d'onde ayant une valeur de 398s78 mm» Bien que la largeur de la -galerie;, me-5 sarée perpendiculairement à la éurfac-e extérieure du tamis conducteur 12c soit de Ie ordre a2un quart de longueur d'ende^ v*ne galerie plus petite* ayant par exemple -me largeur de 0314- ae longueur d'onde s, peut être avantageuse dans certains :as pour l'obtention d'une meilleure tourbe d: .Impédance à ls entrée vers 10 le dispositif d!antennes trace sur un diagramme de Smx*h de manière à réduire le taux d'ondes starionnaires sur de^x bandea séparées,-, telles que par exemple les canaux de télévision 9 et-13o On peut se servir aussi de galeries ayant une largeur supé« rieure à un quart de longueur d'onde quand on a é sire diminuer 15 l'étalement de la courbe d'impédance sur le diagramme de Smith, à l'intérieur d'une bande de fréquence donnée» On a discuté ci-après les effets des dimensions de la. galerie sur la La figure 2 représente ...ne autre réali-20 sation de l'invention ayant trois dipîles par couche sur les faces respectives d'une ^our triangulaire,, On a représenté deux des dipSles delta 31 et 32 entre -une galerie supérieure 33 et une galerie inférieure 34° Dans cette réalisation,, on a représenté seulement une couche unique de aipSles» et il est bien 25 évident qu'il peut être prévu des couches supplémentaires avec une augmentation correspondante du nombre des galeries» On a découvert que l'utilisation de galeries est avantageuse, même quand il y a seulement une couche unique de dipîles,parce que les galeries augmentent le gain d'une couche unique de dipôles 30 disposés autour de la toure On. a trouvé que cela est vrai à la fois dans le cas des tours carrées et des tours triangulaires „ et l'on croit que cela est vrai quelle que soit la forme de la tour» l'addition de galeries est même plus 35 avantageuse quand ellesfont tiennent pour améliorer l'équilibrage" de l'impédance d'un dispositif ayant un certain nombre de couches de dipSleSo Les dimensions, peur lesquelles on a trouvé qu'elles correspondaient à des répartitions de radiations à peu près circulaires dans le plan horizontal quand la couche 40 ou les couches de dipSles sont montées autour d'une tour trianBÂD GR/uINAL 70 35909 5 «■= 2085572 gulaire9 sont les suivantes s Toux- ayant approximativement 0P51 de longueur d5onde? espacement en" -s les couches de dipules envi-» ron 0590 de longueur d'onde-; iargeur.de galerie ayant approxi-5 mativement tin quart de longueur d"onde., par exemple 09 22 de longueur d3ondee On a trouvé avantageux de donner aux galeries un bord long 35 .parallèle dans 13ensemble à la face correspondante de la tour,et u-, fcora coar*, rett-aixgne dans l'en-10 semble et divisé perpendic-ulair eme/r par «;r plan passau* par ce coin et divisant l'angle a ce eo.ua„ les galeries sont fabriquées en t :le métallique-, en un réseau à mailles fines ou formées par une grille à trous assez grands ou par Tout autre moyen approprié» 15 On a indiqué, sur la figure 2„ des dimensions particulières» On a trouvé qu'un, réseau ayant ces dimensions donnait de bons résultats dans l'intervalle de fréquences de 690 à 810 MEs» On a trouvé que cette structure en réseau se rapprochait de celle d'une galerie fabriquée en saxe t*ie métallique conduc-20 trice ayant les mêmes dimensions et qu'elle était légèrement meilleure que cette dernière» On a dé couvertP en outre5 que lorsqu'une des tiges de la grille était enlevée, rendant- ainsi les trous encore plus grandss 13 effet de la galerie était moins satisfaisant» les dimensions particulières de la figure 2 se-25 rapportent à la longueur d'onde à la fréquence -centrale de 750 MHz» 0r; a découvert, en outre, que des dipé— les montés sur une face d'une tour carrée. 5 avec une largeur d'environ 0S9 de longueur d'onde^ avaient un petit couplage avec 30 des dipâles montés sur des faces adjacentes de la tour» En fait „ l'action produite était sensiblement la même que si le dispositif de dipôles sur une face de la tour était indépendant des autres dipSies se trouvant sur les autres faces de la tour» Avec la réalisation suivant 1a. figure 2S 35 qui comporte une petite tour triangulaire, il y avait un certain couplage entre des éléments se trouvant au. même niveau» les résultats décrits ci=dessus sont applicables, à des rangs de dipÊies montés sur des t£i:es relativement grandes,, par exemple à rangs comprenant quelques dipîles horizontaux ou de nom-40 breux dipôles horizontaux montés à.raison d'une couche au- BAD ORIGINAL 70 35909 2085572 dessus d'une autre couche» L'ef'f e* des galeries serait aussi avantageux pour commander le couplage effectif entre de telles couches de diptles, pour améliorer les caractéristiques d'impédance des dipîles et pour obtenir ainsi un bon équilibrage 5 d'impédance sur un intervalle de fréquences relativement large. La figure 3 représente un dispositif de dipîles vertica v«x 41, 42, 43 , qui. son* découplé s l'ur de l'autre et dont les caraotérisfiques & La figure 3 montre une représentation graphique de l'impédance,, en tant que fonction de la fréquence, sur un diagramme de Smith, représentant les mesures réelles de la représentation suivant la figure 2, obtenues par l'intermé-15 diaire d'une ligne de transmission rigide équilibrée soigneusement o Les six dipîles ont été exeit-és avec une puissance égale dans la même phase et 'une ligne cannelée a été introduite dans l'artère de branchement alimarânt l'un des dipe-Xes» La division de puissance et les phases des courants fournis aux six dipâ-20 les ont été soigneusement eonti-vlées à l'aide d'un moyen automatique de tracé de la caractéristique de. transfert» La courbe 1 de la figure 4 montre la caractéristique d'impédance d'un dipHe delta unique sur une tour triangulaire de 710 à 770 MHz» Les courbes 2 et 3 montrent 25 la caractéristique d'impédance du dipîle de niveau intermédiaire dans une antenne à trois éléments superposés sur une toar triangulaire, respectivement sans galeries,ayant une largeur de 0,23 de 'longueur d'onde, et avec ces galerie s „ Ces résultats démontrent que l'effet des galeries sur 13 impédance 9 30 sur environ une bande de 10 i» de f réquence s r. a effectué une réduction dans le taux d'ondes stationnaires, en particulier après une compensation appropriée par des moyens bien connus0 En outre, on a.trouvé que les galeries décrites à, propos de la réalisation de la figure 2 ' augmentaient l'amplification de 35 puissance du. dispositif à deux, éléments depuis î,9 jusqu'à 2,3 ce qui représente une amélioration d'environ 20 #» * Avec les dimensions, de la tour et des galeries représentées sur la figure-2,- on a observé que la répartition des radiations dans le plan horizontal était à"peu 40 près circulaire, lœrsque la fréquence était augmentée de 690MHz BAD ORIGINAL .70 35909 0 = 2085572 à 810 MH£0 On a observé les formes les plus circulaires au voisinage de 780 MHz» A des fréquences essentiellement -inférieu-res à cette dernière, la forme est devenue quelque peu trian= gulaires? elle était toutefois encore acceptable0 A des fré-5 quen:es supérieures à "80 MHz? les formes sont devenues de nc=u~ veau progressivement; plus triangulaires,, mais dans une région de transitionrau voisinage de 780 MHz,, la forme est hexagonale avec- des coins arrondis» Toutes ces formes sont encore acceptables pour une radiation «unidirectionnelle dans la plupart 10 des applicationso A des fréquences inférieures à la fréquence à laquelle correspond la forme circulaire la meilleure.- les maxima de radiation se sont produits dans les directions des tl-secteurs de la section droite triangulaire de la tour» A des fréquences supérieures à la fréquence à laquelle correspond la 15 forme circulaire la meilleure9 les maxima de radiation se sont produits dans des directions perpendiculaires aux. faces de la tour o On a observé des phénomènes analogues dans le cas d'une tour carrée„ Dans ce cas3 on a obtenu la for-20 me circulaire la meilleure ( quand la largeur de la tour- était voisine de 0985 de longueur d'onde) lorsque la forme est devenue octogonale avec des angles arrondis,, Des tours plus larges ont pour résultat des formes à peu près carrées dans lesquelles les maxima de signaux (le long des diagonales) sont dxr-i-25 gés perpendiculairement aux faces de la tour„ Des tours ayant des faces- plus étroites que 0985 de longueur dconde ont peur-résultat des formes qui deviennent de plus en plus carrées et qui ont leurs maxima dans les directions des diagonales de la tour » Ces phénomènes sont analogues à ceux qui sont observés 30 avec des tours triangulairess à cette différence près ques dans ce cas9 la largeur optimale de la tour est d'environ 0953 de longueur d'ondey les formes étant alors hexagonales au lieu d'être octogonales comme dans le cas des tours carrées» Avec des faces inférieures à 0P53 de longueur- d'onde,, on obtient des 35 formes triangulaires avec des maxima dans la direction venait du centre de la tour et passant par les coins de la tour? Avec des tours plus largess les formes deviennent de nouveau triangulaires s mais avec des maxima dans les directions perpendiculaires aux faces» On a exécuté ces mesures en se servant de di~ 40 pôles delta0 70 35909 8. 2085572 Dans la description ci-dessus,, on a sup~ posé que les faces de la tour étaient recouvertes par des pan-neaux conducteurs fabriqués en filet métallique ou en barres métalliques parallèles espacées de préférence de 0P1 de Ion-5 gueur d'onde ou plus voisines,, Dans certains eass les dimensions de la tour peuvent être trop petites pour qu'on obtienne des formes circulaires optimales et dans ce cas, on peut, installer un écran triangulaire, ou un écran carré autour- d'une tour triangulaire et un écran carré, ou un écran triangulaire 10 autour d'une tour carrée0 II faut choisir les dimensions de ces tours artificielles de la manière décrite ei~dessus9 c11 est-à-dire 0P53 de longueur d'onde sur le cîté pour les écrans triangulaires et 0S85 de longueur dconde pour les écrans carrés» On a procédé à des mesures pour déter-15 miner lcaction des galeries dans les cas où les dipôles sur- une face de latour sont alimentés en énergie moins que les dipôles se trouvant sur les autres faces de la tour-, afin d'obtenir une forme directionnelle plutôt qu'une forme sensiblement circulaire dans le plan horizontale On a trouvé que les dimensions 20 optimales des galeries étaient encore approximativement les mêmes que celles qui ont été décrites ci-dessus,, En outre9 on obtient des formes directionnelles plus lisses quand les dimensions des cotes ou faces de la tour triangulaire sont dans le voisinage de 0^53 de longueur d'onde^ et quand les faces de la 25 tour carrée sont dans le voisinage de 0 Des galeries ayant approximativement les mêmes largeurs en termes de longueur d'onde peuvent être utilisées avec des résultats avantageux sur des tours présentant d'autres sections droites, telles que9 par exemple» des sections 30 droites hexagonale s s octogonales ou circulaires,, En résuméy l'invention améliore le taux d'ondes stationnaires ou les caractéristiques d'impédance et le gain d'énergie et maintient des possibilités omnidirectionnelles favorables sur l'étendue d'une gamme relativement large de fréquences0 35 Bien entendu,, l'invention n'est pas li mitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés ,à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation^ sans pour cela sortir du cadre de 1'invention0 70 35909 2085572 REVENDICATIONS 1o~ Appareil de transmission électroma~ gnétique„ caractérisé en ce quc il comprend un premier élément dcantenne§ au moins un moyen conducteur,, étroitement adjacent 5 au premier élément d'antenne dans un plan parallèle dans l'en.-, semble au premier élément d"antenne9 et des moyens pour supporter le premier élément d'antenne et le moyen conducteur en une relation fixe prédéterminée9 le moyen conducteur étant dimen-sionné et placé pour produire une certaine image effective du 10 premier élément et pour réduire le couplage direct en travers du plan de ce moyen conducteur tout en permettant encore un certain couplage direct en travers de ce plan0 2<>~ Appareil de transmission électromagnétique suivant la revendication 1s caractérisé en ce qu'il 15 comprend un second moyen conducteur;, le premier moyen conducteur et le second étant de côtés opposés du premier élément d'antenneo 3o- Appareil de transmission électromagnétique suivant la revendication 1 s caractérisé en ce qu'il 20 comprend un second élément d'antenne porté par le moyen de supports de telle sorte que le premier élément d'antenne et le second puissent coopérer pour fonctionner en tant que réseau d'antenne 9 au moins un moyen conducteur étant placé entre le premier élément d'antenne et le second9 et suffisamment petit pour 25 permettre un certain couplage direct entre eux et suffisamment grand peur produire une certaine image effective^de sorte que les effets de couplage d'image effective et les effets de couplage direct tendent à s'opposer et à s'annuler presque,. 4o- Appareil de transmission électroma-30 gnétique suivant la revendication 39 caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs premiers éléments d'antenne formant une ligne de premiers éléments d'antenne f, plusieurs seconds éléments d'antenne formant une ligne de seconds éléments d'antenne g les moyens conducteurs se trouvant entre la ligne de premiers élé-35 ments d'antenne et la ligne de seconds éléments d0antenneo 5o- Appareil de transmission électromagnétique suivant la revendication 49 caractérisé en ce qu'il comprend de seconds moyens conducteurs et de troisièmes moyens conducteurssentre lesquels sont intercalés les premiers éléments 40 d'antenne et les seconds éléments d'antenne, et un moyen conduc 70 35909 10.- 2085572 teur au moins« 6„~ Appareil de transmission, électromagnétique suivant la revendication 29 caractérisé en ce que la séparation entre le premier moyen conducteur et le second e st 5 légèrement inférieure à 'une longueur d'onde. 7o~ Appareil de transmission électromagnétique suivant la revendication. 3S caractérisé en ce que le moyen de support comprend des moyens qui déterminent une surface cylindrique conductrice» 10 80- Appareil de trananission électroma gnétique suivant la revendication 79 caractérisé en ce que le moyen déterminant une surface cylindrique a une section droite carrée5 la largeur de chaque face carrée étant essentiellement de 09S5 de longueur d'onde à la fréquence centrale du disposi-15 tif„ 9o- Appareil de transmission électromagnétique vivant la revendication 70 caractérisé en ce que les moyens déterminant une surface cylindrique ont une section droite triangulaire9 la largeur de chaque face triangulaire é~ 20 tant sensiblement de 0953 de longueur d'onde à la fréquence centrale du dispositif„ 10o— Appareil de transmission électromagnétique suivant la revendication 1s caractérisé en ce que la séparation entre le moyen conducteur et 1°élément d'antenne est 25 sensiblement de 0945 de longueur d'onde et en ce que la largeur du moyen conducteur' est sensiblement d'un quart de longueur d'onde à la fréquence centrale de cet élément0 11o — Appareil de transmission électromagnétique suivant la revendication 49 caractérisé en ce que les 30 moyens conducteurs sont à mi-chemin entre les lignes voisines^ la séparation entre les lignes voisines et les moyens conducteurs voisins étant sensiblement de 0g9 de longueur d'onde et la largeur des moyens conducteurs étant sensiblement d'un quart de longueur d'onde à la fréquence centrale du dispositif. « 35 12.- Appareil de transmission électroma gnétique suivant la revendication 11 9 caractérisé en ce que les moyens de support comprennent des moyens qui déterminent une surface conductrice cylindrique de section droite carrée9 la largeur de chaque côté du carré étant sensiblement de 0a85 de 40 longueur d'onde à la fréquence centrale. 70 35909 2085572 13o= Appareil de transmission . .éleotroma-gnétique suivant la revendisati.on 11 . caractérisé en ce que les moyens,de support-comprennent desmoyens déterminant une surface conduc-nrice cylindrique à section di-oxte triangulaires la largeur de chaque côté du triangle étant sensiblement de-Oa53 de longueur d'orne ..à la fréquence centrale 0 14-o" Appareil de transmission électr"ma= gnétique suivant la revendication 12., caractérisé en ce que chaque moyen conducteur est constitué par des parties trapézoïdales symétriques dans 1*'ensemble» ayant -an otvé long parallèle voisin d-un côté de carné et un coté cour-t parallèle espace du coté long parallèle sensiblement par un quart de longueur d'onde» 15»= Appareil de transmission électromagnétique suivant la revendication 13., caractérisé en ce que chaque moyen conducteur est constitué par- des parties trapézoïdales. symétriques dans l'en semble BAD