Brevet FR2120088A1 — publié le 19720811

L'invention concerne une antenne dont le coût est peu élevé, à bandes combinées ultra hautes fréquences et très hautes fréquences, et plus particulièrement une antenne de télévision tous canaux perfectionnée, adaptable tout spécialement dans les zones dont l'intensité des signaux est 5 élevée. Il existe un besoin réel et important en ce qui concerne les antennes à structures rigides, et à très faible prix de revient, pour une réception efficace dans la bande de très hautes fréquences de la télévision, et suffisamment directionnelle pour discriminer les signaux multivoies dans les 10 zones dont l'intensité des signaux est élevée. Avec l'adjonction des bandes ultra hautes fréquences en télévision, un besoin supplémentaire s'est fait sentir en ce qui concerne les antennes tous canaux à faible prix de revient, pour les zones où l'intensité des signaux est très élevée. Les antennes iitérieures classiques sont généralement peu 15 coûteuses, mais ne sont pas suffisamment directionnelles pour discriminer les signaux à plusieurs voies généralement présents à l'intérieur, et il en résulte fréquemment des images fantômes sur l'écran de télévision. Les antennes extérieures classiques sont plus directionnelles, mais sont grandes, volumineuses, et plus coûteuses. Les antennes extérieures classiques'sont 20 généralement des systèmes multi-éléments destinés à couvrir les bandes d'ultra hautes fréquences et de très hautes fréquence de la télévision. Ces éléments étant généralement montés au sommet des toits, à l'extérieur, pour un meilleur rendement, ils sont soumis aux conditions climatiques telles que le gel, la pluie et les tempêtes. Sous l'effet de ces conditions climatiques, 25 ces éléments se cassent fréquemment et doivent être remplacés. Une structure d , , _enne à alirtfemation central* permet de fonctionner dans la bande de très hautes fréquences et d'ultra hautes fréquence^ la structure de cette antenne étant un dipôle à alimentation centra le, en forme de feuille, à deux bras identiques symétriques par rapport au point 30 d'alimentation central de l'antenne. Ces bras s'étendent dans des directions opposées, les points proches des bras formant les bornes d'alimentation. Chaque bras comporte un moyen de découplage à fentes d'une longueur égale à un quart de longueur d'onde, à une fréquence située dans la bande d'ultra hautes fréquences. Le moyen de découplage à fentes est placé à un quart de 35 longueur d'onde, à une fréquence comprise à l'intérieur de la bande d'ultra hautes fréquences, de chacune des bornes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressorti-ront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel : 71 47166 2 2120089 - la figure 1 est une vue supérieure de l'antenne conforme à un mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une mire d'azimuth pour une structure d'antenne similaire à celle représentée sur la figure 1, mais sans moyen 5 de découplage; - la figure 3 est une mire d'azimuth aux ultra hautes fréquences pour une structure d'antenne telle que représentée sur la figure 1; - la figure 4 est une mire d'azimuth à très hautes fréquences pour une structure d'antenne telle que représentée sur la figure 1; 10 - la figure 5 est une vue en plan supérieure de la structure d'antenne de la figure 1, avec un sélecteur et un réflecteur; et la figure 6 est une mire d'azimuth ultra hautes fréquences pour la structure d'antenne représentée sur la figure 5, avec le sélecteur et le réflecteur. 15 La figure 1 représente une structure d'antenne 10 plate, rela tivement grande, en forme de feuille, et à alimentation centrale. L'antenne 10 à dipôle est constituée de deux bras métalliques 11 et 13 identiques, relativement grands, en forme de feuilles, alignés l'un avec l'autre, et symétriques par rapport au centre de l'antenne 10. Ces bras identiques 11 et 13 s'étendent 20 dans des sens opposés, et leurs extrémités les plus "proches 15 et 16 constituent les bornes d'alimentation. Le bras 11 comporte deux fentes 17, 19 sur les bords opposés 25 t et 26. Ces fentes 17 et 19 sont dirigées l'une vers l'autre de manière à laisser uniquement une bande 18 d'une largeur d'environ 12,7 mm entre elles, 25 et divisent le bras 11 en une partie triangulaire 37 et une partie rectangulaire 38, séparées par la bande étroite 18. De manière similaire, le bras 13 comporte deux fentes 21 et 23 sur les bords opposés 31 et 32 de ce bras. Ces fentes 21 et 23 sont dirigées l'une vers l'autre de manière à laisser uniquement une bande 38 d'une largeur 30 d'environ 12,7 mm entre d.les et divisent le bras 13 en une partie triangulaire 39 et une partie rectangulaire 41 séparées par la bande étroite 38. Toute la longueur L de l'antenne 10 de l'extrémité 18 du bras 11 à l'autre extrémité 20 du bras 13 est telle que la structure fonctionne pour des signaux situés dans la bande haute des très hautes fréquences de la 35 télévision (174 à 216 MHz) comme un dipôle classique, et pour les signaux situés dans la bande basse des très hautes fréquences de la télévision (54 à 88 MHz) comme un dipôle "court". Le terme dipôle "court" s'applique à une 71 47166 3 2120089 longueur L inférieure à une demi-longueur d'onde, à la fréquence de fonctionnement des signaux de l'antenne. La largeur des bras 11 et 13 est relativement faible (d'environ 25,4 mm) aux extrémités 15 et 16. La largeur du bras 11 est relativement impor-5 tante sur les côtés opposés 17 et 19, et reste pratiquement uniforme, et égale à W depuis le bord des fentes 17 et 19 jusqu'à l'extrémité 18. La largeur du bras 11 croit linéairement depuis l'extrémité étroite 15 jusqu'au bord des fentes 17 et 15. De manière similaire, la largeur du bras 13 est relativement importante sur les côtés opposés des fentes 21 et 23, et reste relati-10 vement large et égale à W entre le bord des fentes 21 et 23 et l'extrémité 20. La largeur du bras 13 croît également linéairement depuis 1'extrémité étroite 16 jusqu'au bord des fentes 21 et 23. Les parties triangulaires 37 et 39 des bras 11 et 13 forment un dipôle en forme d'ailette, dans la bande des ultra hautes fréquences de la télévision, 15 à large bande. Les fentes 17 et 19 partent des bords 25 et 26, à une distance d^ de la borne d'alimentation 15. De la même manière, les fentes 21 et 23 partent des bords 31 et 32, à une égale distance ji de la borne d'alimentation 16. La distance ^ est un quart de longueur d'onde à une fréquence située à l'intérieur de l'extrémité basse de la bande ultra hautes fréquences de la télévision. 20 Le découplage des parties 37 et 39 qui constituent le dipôle ultra hautes fréquences en forme d'ailette de l'antenne 10 est effectué par les fentes 17 et 19 du bras 11 et les fentes 21 et 23 du bras 13. La longueur totale de chacune des fentes 17, 19, 21 et 23 est d'un quart de longueur d'onde à une fréquence située à l'intérieur de la bande d'ultra hautes fréquences de 25 la télévision (470 à 870 MHz). Une extrémité de chacune des fentes se trouve sur un bord large du bras, et l'extrémité opposée dans le bras. Par exemple, la fente 17 commence au point 27, suit le bord large 25 et se termine à l'extrémité 29 dans la partie 37 du bras 11. La largeur W des bras 11 et 13 étant insuffisante pour s'adapter, sans séparer les bras a une fente d'un quart de 30 longueur d'onde à la fréquence ci-dessus, les"fentes 17 et 19 du bras 11 et les fentes 21 et 23 du bras 13 font chacune un tour égal à un angle droit lorsque les fentes sont espacées de 12,7 mm environ, et ces fentes sont parallèles et espacées d'une distance £ le long de l'axe longitudinal de l'antenne. Les fentes 17 et 19 se terminent en court-circuit dans la partie 37 du bras 11, 35 et les fentes 21 et 23 se terminent en court-circuit dans la partie 39 du bras 13. Aux points 27, 27a, 30 et 30à, à qproximativement un quart de longueur d'onde aux ultra hautes fréquences, des extrémités respectives court-circuitées 29, 29a, 28 et 28a des fentes 17, 19, 21 et 23, les signaux ultra hautes • 71"47166 2120089 4 fréquence de la télévision présentent une impédance élevée. Cette impédance élevée aux extrémités des fentes 17, 19, 21 et 23 et aux signaux d'ultra hautes fréquences constitue un découplage efficace des parties 37 et 39, qui constituent le dipôle ultra haute fréquence par rapport aux autres parties 5 des bras 11 et 13. La longueur des fentes 17, 19, 21 et 23 est inférieure à un quart de longueur d'onde aux fréquences situées à l'intérieur de la bande des très hautes fréquences de la télévision. La longueur de ces fentes est si petite que, dans la pratique, l'impédance présentée au bord de ces fentes 10 aux signaux très hautes fréquences est faible, et approche d'un court-circuit, Ainsi, pour des signaux situés à l'intérieur de la bande des très hautes fréquences de la télévision, les parties 37 et 38 apparaissent couplées l.'une à l'autre, ainsi que les parties 39 et 41. Si cela est souhaitable, un découplage meilleur peut être obtenu à l'aide de fentes supplémentaires. 15 L'efficacité du découplage est illustrée schématiquement en comparant les figures" 2 et 3. La figure 2 représente une mire d'azimuth ultra hautes fréquences, pour une antenne similaire à celle décrite ci-dessus en référence à la figure 1, mais sans les fentes de découplage. Comme il ressort de la mire de la figure 2, ce n'est pas la mire bidirectionnelle 20 classique associée à un dipôle classique qui est dlenue. Cette mire présente au contraire un faible gain dans les deux directions classiques. La mire sans découplage est une mire avec de nombreux lobes latéraux ou secondaires qui peuvent entraîner des images fantômes sur l'écran de télévision. La figure 3 représente une mire d'azimuth ultra hautes fréquences 25 pour l'antenne décrite ci-dessus en référence à la figure 1, avec les fentes de découplage. L'ultra haute fréquence à laquelle l'antenne fonctionne est identique à celle de la figure 2. La mire avec moyen de découplage est une mire simple bidirectionnelle, sans lobes latéraux. La figure 4 représente un exemple de la mire d'azimuth dans 30 la bande des très hautes fréquences de la télévision de l'antenne similaire à celle décrite en référence à la figure 1. Il ressort de cette figure 4 qu'une mire bidirectionnelle est obtenue avec un minimum de lobes latéraux, qui pourraient entraîner des images fantômes sur l'écran de télévision. En utilisant un sélecteur 35 et un réflecteur 37, ajoutés à 35 la structure 10 de la figure 5, il est possible d'obtenir une antenne perfectionnée unidirectionnelle dans la bande d'ultra hautes fréquences de la télévision. Bien que ceci ne soit pas représenté, le réflecteur 37 COPY J 71 47166 5 2120089 et le sélecteur 35 peuvent être montés de façon à être espacés et isolés des bras 11 et 13, par toute structure convenable. La figure 6 représente une mire d'azimuth ultra hautes fréquences de l'antenne décrite en référence à la figure 1, utilisant un sélecteur et un réflecteur, comme représenté sur 5 la figure 5, et faisant fractionner l'antenne comme dispositif capteur dans le même canal de télévision ultra hautes fréquences que dans le cas de la figure 3. Dans le montage décrit ci-dessus en référence à la figure 1, les mires représentées sur les figures 3 à 5 ont été obtenues lorsque l'antenne 10 avait les dimensions suivantes : la longueur L-était d'environ 1219 mm; la largeur W d'environ 101 mm; la largeur w d'environ 12,7 mm, la largeur des fentes 17, 19, 21 et 23, d'environ 12,7 mm; la longueur d était d'environ 178 mm; la longueur s d'environ 88,9 mm; la longueur du sélecteur 35 d'environ 165 mm, et sa largeur 12,7 mm, et il était espacé d'environ 63,5 mm des bornes 15 15 et 16; la longueur du réflecteur 37 était d'environ 350 mm, sa largeur Jenviron 12,7 mm, et il était espacé d'environ 63,5 mm des points-d'alimentation 15 et 16. Toutes les structures d'antenne 10, comportant le sélecteur 35 et le réflecteur 37 étaient constituées d'une feuille d'aluminium d'une épaisseur d 'environ 1,52 mm. 20 II va de soi que l'invention décrite est susceptible de nombreuses modifications ou variantes sans pour autant sortir de son cadre. CGPY 10 15 20 25 30 35 71 47166 2120089 REVENDICATIONS 1 - Antenne à alimentation centrale destinée à fonctionner dans une bande de très hautes fréquences et dans une bande d'ultra hautes fréquences, ayant la forme d'un dipôle à alimentation centrale en forme de feuille large, avec deux bras métalliques en forme de feuilles larges, disposés symétriquement autour du point d'alimentation centrale de l'antenne, et s'étendant des des sens opposés, les points proches des deux bras formant les bornes d'alimentation, cette antenne étant caractérisée en ce que chacun des bras métalliques en forme de feuille comporte une fente d'une longueur égale à un quart de longueur d'onde, à une fréquence comprise à l'intérieur de la bande des ultra hautes fréquences, cette fente s'étendant entre un premier point le long du bord large du bras et un point situé dans le bras, * ce premier point étant éloigné d'un quart de longueur d'onde à une fréquence située à l'intérieur de la bande des ultra hautes fréquences, de la borne respective du bras, de manière à découpler la partie ultra hautes fréquences de l'antenne du reste de la structure de 1.'antenne. 2 - Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacun des bras comporte deux fentes partant des bords opposés larges des bras en forme de feuille, chacune de ces fentes ayant une longueur d'un quart de longueur d'onde, et chaque fente s'éloignant d'une borne d'alimentation à partir d'un point situé à environ 1/4 de longueur d'onde, cette longueur d'onde étant à une fréquence comprise à l'intérieur de la bande des ultra hautes fréquences. 3 - Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que cette antenne est constituée par une structure d'antenne de télévision, les dimensions de ses bras étant telles qu'elle puisse fonctionner dans les bandes espacées haute et basse des très hautes fréquences de la télévision, et dans la bande des ultra hautes fréquences de la télévision. 4 - Antenne selon l'une quelconque des revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que les bras métalliques larges en forme de feuilles ont des dimensions telles qu'ils agissent comme des dipOles courts dans la bande basse des très hautes fréquences de la télévision, et comme un dipôle classique dans la bande haute des très hautes fréquences de la télévision. 5 - Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les bras métalliques en forme de feuilles ont des dimensions telles qu'ils sont suffisamment larges pour obtenir un équilibrage d'impédance dâns une gamme importante des fréquences de la télévision. 71 47166 7 2120089 6 - Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la largeur de chaque bras est relativement étroite aux extrémités de borne d'alimentation, et croît linéairement jusqu'à une largeur relativement importante au premier point le long du bord des bras. t 38 ' ^26 jJf Fig. I. \j M vj i-* On ON >r) £ S S ro IV) K> O O CD VO 71 47166 PLANCHE II/2 2120089 240 2/0 y /so Ï80