Brevet FR2128221A1 — publié le 19721020

La présente invention concerne des perfectionnements . aux dispositifs et installations en vue de la transmission par fil des ondes électromagnétiques a haute et très haute fréquence, utiIisées notamment pour la retransmission des sianaux de télévision. On sait que les ondes ultra-courtes utilisées pour la transmission des signaux de télévision se propagent en ligne droite, il en résulte, par exemple dans les lieux à relief accidenté, des zones d'ombre dans lesquelles la réception des ondes de transmission de télévision n'est pas possible. On y remédie par Ilimplantation de réémetteurs d'ondes installés en haut des reliefs et dés servant les zones inférieures; cependant, ces installations locales sont couteuses et nécessitent l'emploi d'autant de réémetteurs qu'il y a de chaines à réémettre, agravant ainsi l'encombrement de l'éther, aussi on a cherché à résoudre ce problème en utilisant des installations de redistribution d'ondes au moyen de cables co-axiaux, depuis des antennes de réception disposées en un endroit élevé, vers les postes récepteurs. Ces installations sont également proposées dans les lieux où des raisons d'esthétique ou de sécurité font souhaiter la dispari -on des antennes individuelles de t3it, Ces installations de "télédistribution" ne perturbent pas les réceptions de télévision existantes, permettent la réception là où elle n'est pas possible avec des antennes individuelles et, de surcroit, elles peuvent acheminer sur un seul cabIe ltenseEnble des canaux ou chaines présentes et à venir, ainsi que les courants continus d'alimentation des constituants actifs, amplificateurs, convertisseurs, etc. Ce type d'installation nécessite l'emploi de cables coaxiaux de haute quaIité rendus nécessaires pour des raisons de réduction des pertes H.F. et de fiabilité. Ces cables sont lourds, fragiles et vulnérables, ce qui conduit, soit les enterrer, soit à les tendre sur dzs supports préalablement plantés. Ces cables sont utilisés pour la partie comprise entre le lieu privilégié d -implan- tation des antennes de réception et la première maison de la localité à "télé- distribuer". Pour la partie aval assurant le distribution proprement dit, le cable passe en survol des toits et comporte des coupures en des points judicieusement choisis pour permettre la dérivation des signaux vers les usagers ainsi que leur régénération. Les résultats obtenus par ce procédé sont bons. Toutefois, ces télédistributions sont réputées d'implantation difficultueuse, en raison des caractéristiques de poids, fragilité et vulnérabilité inhérentes aux cables co-axiaux utilisés, ce qui en limite 'emploi. On a proposé pour remédier à ces inconvénients, des installations de redistribution par fil unique constituant une ligne dite "Ligne non rayonnante à ondes superficielles", Ce type de ligne a été notamment décrit dans le brevet français N" 1 113 753, Dans cette installation la ligne est constituée par un cable central porteur, prévu simplement avec un revetement diélectrique enveloppant, La gaine métallique qui dans les cables co-axiaux sert de conducteur extérieur p:)ur les courants de haute fréquence véhiculés, est ici remplacée dans cette fonction par des terminaux en forme de cornet. Ces cornets, placés en vis à vis à chacune des extrémités de la ligne et cou- plés par rayonnement ont des dimensions, diamètre de ltembouchure et génératrice, qui doivent tendre, pour ltobtention d'un résultat optimum, vers Ia longueur de l'onde véhiculée, L'obtention de ce résultat postule également que les diamètres respectifs des constituants, cable central, diélectrique enveloppant et cornet soient dans un rapport critique.Ces conditions étant réunies, les résultats obtenus, sur le plan des pertes H.F, sont bons, Toutefois et sans vouloir en rien minimiser ces résultats, un examen attentif des cornets de rayonnemelt montre que les dimensions de ceux-ci ramenées aux longueurs d'ondes des bandes III - IV et V de la télévision, deviennent vite prohibitives, De plus, le cable employé dans ce type de ligne, outre qu'il ne permet pas d'alimentation en courant continu des constituants actifs, amplificateurs et convertisseurs, laisse subsister par ailleurs beaucoup des inconvénients inhérents aux cables co-axiaux auxquels il s'apparente étroitement, Ces considérations pourraient expliquer à elles seules l'oubli dans lequel est tombé cette ligne, pourtant séduisante par ailleurs. La présente invention propose un ensemble de perfectionnements aux lignes de redistribution d'ondes de télévision constituant une solution nouvelle et renou velant l'intérêt de telles installations. L'invention concerne selon une première caractéristique une installation pour la retransmission d'ondes électromagnétiques de haute et de trèshaute fréquence et notamment des ondes de télévision depuis un groupe d'antennes de réception vers des postes récepteurs, l'installation étant type constitué d'une 1 une non rayonnante à ondes superficielles et étant- caractérisée en ce qu'elle comporte un conducteur central constitué de deux fils isolés et jointifs. De préférence, le conducteur est constitué de deux fils auto-porteurs à haute résistance mécanique, par exemple mais ceci n'est pas limitatif, - du fil téléphonique de campagne. L'ensemble de la ligne, constituée des deux conducteu-rs auto-porteurs, isolées l'un de l'autre en tension continue mais confondus en tension alternative à haute et très haute fréquence, par un montage électrique approprié est porteur des ondes véhiculées, le circuit à haute et très haute fréquence se refermant entre les deux terminaux, par et dans l'environnement immédiat de la ligne et consacrant celle-ci dans sa fonction de "ligne à flux électromagnétique canalisé". Simultanément, les deux conducteurs isolés l'un de l'autre en tension continue véhiculent les courants continus d'alimentation des constituants actifs insérés sur la ligne et notamment les amplificateurs QU convertisseurs Selon une autre caractéristique de l'invention, les éléments terminaux émetteur et récepteur des ondes superficielles sont constituéstpAr des radiateurs d'ondes en forme de paraboloide de révolution. L'emploi de ce type de radiateur a permis de substituer, très avantageusement au cornet.( matériel de radiation dont les dimensions étaient -prohibitives sur les fréquences considérées) un cône de radiation virtuel, En effet, on sait que pour parvenir à concentrer un champ électromagnétique dans une direction privilégiée, on peut utiliser, comme en optique, les propriétés de comergence des lentilles ou des miroirs, de façon à constituer à partir d'une source unique de rayonnement divelgen+, une surface plane de rayonnement sur laquelle des sources fictives peuvent être considérées comme étant excitées en phase. Dans le cas considéré, la source unique se situant sur la ligne co-axiale par rapport au paraboloide de rayonnement, on obtient ainsi un faisceau d'énergie électromagnétique, orienté au détriment des autres directions, selon un axe normal à la surface de concentration axe confndu avec I'axe de la ligne, Ce régime d'ondes planes étant établi le long et autour de l'axe de la ligne, les conditions nécessaires et suffisantes sont réunies qui font de celle-ci une ligne de type non rayonnant. L'expérimentation a montré que l'étalement de la caractéristique de transmission, simultanée et avec un seul et même équipement, du spectre des fréquences des bandes III - IV et V a été amélioré de Façon décisive. Les pertes en V.H.F. et U. H. F. ont été réduites du fait du gain propre introduit par l'emploi de ce type de radiateur. Dans ce type de ligne, la caractéristique de phase est remarquable, du fait de l'absence de capacité répartie, les signaux à front raide sont transmis sans altération appréciable, L'accord des impédances avec les constituants de l'Industrie -ne pose pas de problème. Les paraboles sont relativement plus légères que -les cornets, elles sont moins encombrantes pour un meme diamètre d'ouverture, offrant moins de prise au vent il s'ensuit une sécurité grandement accrue, De ce fait également, par une fixation appropriée, elles s'orientent d'ellesmemes sous l'effort de- traction de la ligne jusqu1 à ocçuper-dans 11espace, une position coaxial par rapport au fil, ce qui donne à llensemble une esthétique des plus futuristes. En complément, la forme parabolique favorise la dissimulation, si-celle-ci est rendue souhaitable pour. des raisons esthétiques ou autres Ilzest bon de noter également le fait que cette ligne, soumise sur son parcours à des ..champs électromagnétiques intempestifs et violents, tels que ceux produits par des échos sur la fréquence des ondes véhiçulées, demeure insensible à ces champs vérifiant et confirmant par là s'il en était besoin en vertu de la loi de réciprocité, son caractère de ligne de type non rayonnant. L'emploi en association de constituants produits par 11 Industrie et par ailleurs largement utilisés quoique séparément permet d'obtenir une ligne à un prix intéressant. Cette considération est déterminante particulièrement quand il s'agit d'installations de retransmission exposées aux risques de destruction par incendie ou soumises aux dangers de déprédations animales. Les constituants actifs et couteux, tels que convertisseurs et amplificateurs peuvent être utilement et facilement placés dans des enceintes de protection ignifugées voire même entérrées. La destructions de la ligne proprement dite, si elle survient constitue une perte matérielle relativement légère et facilement réparable. Cette ligne peut se raccorder au niveau des zones inférieures à un réseau de télédistribution des signaux constitués de cable≈coaxiaux. Selon enfin une dernière caractéristique de l'installation selon l'invention en zone rurale et du fait de la faible densité d'occupation du sol, an peut trouver avantageux d'assurer cette télédistribution des signaux au moyen de solénoides traversés en leur axe par une ligne non rayonnante à ondes superficielles, du type décrit. Ces solénoides préétablis et co--axiaux par-rapport à la ligne. sont les secon daires accordés de véritables filtres de bande dont les primaires apériodiques sont les portions de ligne les traversant en leur axe Rs. délestent la ligne des signaux à transmettre et tirent parti des phénomènes de résonnance. Ces solénoides raccordés à un cable coaxial ordinaire,délivrent délivrent par celui-ci, en direction des usagers, les signaux secondaires induits Pour autant les signaux primaires sont acuminés par la ligne en direction de la parabole de réception au delà de laquelle ils sont réamplifiés et réinjectés sur une autre parabole de départ. Cette dernière débite sur un autre tronçon de ligne comportant évalesnent des solénoïdes d'extraction de signaux. Accessoirement les solénoides portés en bout de mat peuvent contribuer à la sustentation de la ligl et faciliter les légers changements de direction que les lieux peuvent imposer. Ces légers changements de direction sont sans conséquence pour le bon acheminement des signaux, la ligne montrant dans la circonstance une aptitude particulière à canaliser le flux électromagnétique. Ce système de télédistribution est particulièrement intéressant en ce qu'il ne nécessite pas la coupure de ligne à chacun des points de dérivation vers les usagers comme cela se pratique nécessairement avec les cables coaxiaux De plus cette ligne étant légère et mécaniquement résistante elle peut franchir aisément les espaces libres. La qualité des signaux primaires et secondaires est propre à satisfaire toutes les exigences tant en noir et blanc qu'en rouleur La systématisation du procédé peut conduire à la réalisation d'ensembles cohérents pour la redistribution pluri-directionnelle d'ondes de télévision vers plusieurs zones non atteintes par les ondes directes provenant des émetteurs. D'autres caractéristiques et avantages de llinvention ressortiront encore de la description qui suit et qui est donnée à titre non limitatif et avec référence aux dessins annexés. La figure 1 représente une vue schématique d'une installation selon l'invention. La figure 2 représente un détail de montage des radiateurs paraboliques de la ligne conductrice et d'un solénoide de délestage, Particulièrement la figure 2 représente un montage électrique particulier selon lequel: c est un condensateur de quelques picofarads pour le couplage des deux fils de ligne 6 et 6t afin qu'ils soient confondus, en haute et très haute fréquence en un conducteur unique dès le départ de ligne. b est une bobine tout à la fois d'arrêt des tensions de haute et de très haute fréquence et de passage des courants continus d'alimentation des constituants actifs. a est une pièce plane fixée à la parabole en son sommet, elle assure la continuité électrique avec cette parabole et sa sustentation. a' est un axe autour duquel la pièce a peut s'articuler. d1 est une pièce recevant les fils de ligne 6 et Q les fixant mécaniquement et les isolant électriquement de la parabole. Plus particulièrement Ia figure 2 représente un des possibles troncs du cône d rayonnement, tronc déterminant une des surfaces planes pour lesquelles des sources fictives peuvent etre considérées comme étant excitées en phase. Toutes les paraboles de ltensemble de l'installation sont, identiquement équipées. L'installation comporte un groupe d'antennes de réception I.ct I' disposé en un lieu élevé apte à recevoir directement les ondes électromagnétiques des emetteurs, ces ondes sont acheminées par les cables coaxiaux de type connu 2 et Z' vers les amplificateurs ou convertisseurs 3 et 3'. Ces ondes sont groupées à leur sortie de 3 et 3' en vue de leur acheminerent sur un cable unique 4 coaxial de type connu. Ce - cable 4 achemine les ondes en direction du terminal de teXte 8 où il est connecté à la parabole 7 en aluminium poli; l'ame conductrice centrale est directement reliée à l'un des fils de ligne 6 ou 6'. La gaine conductrice extérieure est connectée d'une part par la bobine b dont le rôtie a été défini plus haut, au fil de ligne 6t, et d'autre part directement par la pièce a à la parabole 7. Chaque fil est constitué par exemple de quatre brins d'acier plus trois brins de cuivre torsadés entre eux et de 0, 5mm de diarnètre. Le terminal récepteur 8' est conçu de façon identique et comporte une parabole 7' orientée face à la parabole précédente 7. Cette parabole 7' reçoit en son sommet d'une part les fils de ligne 6 et 61 et d'autre part un cable coaxial de type connu 9, reliefs entre eux comme il- est explicité par a b c d figure 2. Ce cable 9 est équipé d'un accessoire du commerce 9' boite d'insertion d'une tension continue d'alimentation des constituants actifs issue du réseau électrique via un dispositif approprié du commerce. Cette tension d'alimentation est introduite sur la ligne 5 par le cable coaxial 9 d'une part par contact direct du conducteur central de 9 et du fil 6 et d'autre part par contact de la gaine conductrice extérieture de 9 et du fil 6' via la bobine bde 7'. Cette tension acheminée par la ligne 5 se retrouve sur le cable coaxial 4 du fait des connections précédemment établies. Les constituants actifs de tête se trouvant ainsi alimentés la ligne 5 se trouve être le siège de deux courants l'un "montant" et continu, l'autre "descendant" et alternatif à haute et très haute fréquence. Dans la zone inférieure et en considérant le sens de circulation des ondes en aval de la boite d'insertion 9' les signaux de haute et très haute fréquence sont amplifiés oar un amplificateur 10 puis acheminés par un cable coaxial de type connu vers par exemple une boite de répartition du commerce, à deux ou plusieurs directions ensuite introduits sur des lignes à ondes superficielles comme il est explicité par a b c d figure 2 en vue d'une distribution pluri-direc tonnelle. Le raccordement des usagers s'opérant comme il a été dit dans le texte et montré figure 2 par un solénoide desservant un groupe plus ou moins important d'habitations et chacun des tronçons de ligne déterminé par deux paraboles placées en vis à vis recevant un nombre de solénoides déterminé en tant que de besoin. Le couplage de ces solénoides avec la ligne est lache, afin que l'action en retour des courants secondaires sur les courants primaires soit négligeable. n s'ensuit également, une moindre valeur de la capacité parasite introduite sur la ligne par la présence des solénoides, ce fait conservant à cette ligne sa bonne caractéristique de phase. Les pertes db sont les suivantes par deux cent mètres, avec les paraboles de l'invention I8 db à 700 mhz, 7db à 175mhz En outre à 700 mhz alors que les cornets conventionnels introduisent un soaffIe très important sur Ie son ce qui est la marque d'une altération grave de la courbe de réponse sur la ligne. Avec les paraboles, cet accident de la courbe ne se produit pas pour aucune des fréquences extrèmes transmises tant sur mire que sur émission en noir et blanc et en couleur Le cône de rayonnement en R est le diagramme de rayonnement en espace libre des faisceaux hertziens. REVEN)l::ATlONS 1 - l'istallation poir la redistribution d'ondes électromagnétiques de haute ou de très haute fréquence et notamment d'ondes de télévision depuis une antenne de réception vers un poste individuel récepteur, du type constitué drune ligne non rayonnante à ondes superficielles, l'installation étant caractérisée en ce qu'elle comporte une ligne constituée de deux fils isolés et torsadés, Irun des fils ou fil primaire étant conducteur de I'onde distribuée, le fil secondaire assurant un renforcement de la résistance mécanique de l'ensemble et étant mis sous tension pour l'alimentation en courant d'un relais amplificateur amont. 2 - Installation de redistribution d'ondes électromagnétiques selon la revendication 1, caractérisée en outre en ce que la ligne est associée à chaque poste terminal à un radiateur d'ondes superficielles en forme de paraboloIde de révolution. 3 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en outre en ce que la connection ou branchement de chaque poste individuel sur la ligne de redistribution est fait au moyen d'un solenoide enroulé autour de la ligne porteuse et ra =cordé au poste récepteur par un cable coaxial de descente. 4 - Installation selon la revendication I, caractérisée en outre en ce qu'elle comporte une ligne maitresse reliée à l'antenne par l'intermédiaire d'un relais amplificateur alimenté par le fil secondaire de la ligne, la ligne maitresse aboutissant en aval à un second relais amplificateur relié à au moins une ligne de redistribution secondaire. 5 - Installation selon les revendications 1 et 4 , caractérisée en outre en ce que le second relais amplificateur est relié à deux ou plusieurs lignes de redistribution secondaires, 6 - Installation selon 1 et 2 caracterisée en outre en ce que les radiateurs en forme de paraboloide de révolution sont solidaires par leur face support fixe du côté opposé > l'articulation étant située dans le prolongement de I'axe du paraboloide.