Brevet FR2134026A1 — publié le 19721201

La présente invention concerne une méthode de transmission de rayoenement électromagnétique formé de fonctions de Walsh ainsi qu'un pareil fonctionnant suivant cette méthode. Elle concerne plus particulièrement un rayonnement multipolaire de fonctions de Walsh. Les antennes que l'on utilise actuellement sont prévues pour rayonner des ondes sinusoldales. Parmi des exemples representatifs d'antennes, an peut citer l'antenne double et les antennes a périodicité logarithmique. Ces antennes sont également capables de rayonner des ondes de Walsh , toutefois elles présentent certains désavantages. Les dipôles hertziens électriques et magnétiques peuvent rayonner toutes les ondes, mais leurs puissances deviennent rapidement faibles. On peut simultanément utiliser beaucoup de dipôles pour augmenter la puissance rayonnée. Si chaque dipôle était alimenté par un générateur sépare, on obtiendrait un arrangement très cher pour des ondes sinusoïdales. Un dipôle résonnant représente un dispositif permettant d'alimenter de nombreux dipôles hertziens au moyen d'un générateur. L'onde appliquée au dipole est réfléchie ses extrémités en établissant une onde stationnaire, à la condition, que la ngueur du dipôle soit un multiple entier d'une longueur d'onde.Chaque point du dipôle résonnant fonctionne alors comme un dipéle de Hertz, rirais l'artplitude de l'osciilation de iarge et de courant dépend de la position du point. Un objet de la présente invention consiste à prévoir une antenne multipolaire destinée à un rayonnement électromagnétique sous la forme de fonction de Walsh. Suivant une caractéristique de l'invention, il est prévu un dispositif destiné a rayonner une fonction de Walsh qui comprend un réseau z deux dimensions de dipôles magnétiques constitués chacun par deux boucles circulaires et des moyens pour alimenter lesdits dipôles en courants variables selon ladite fonction de Walsh de manière que le courant i i(t) soit appliqué à une première moitié desdits diables et le courant -i(t) a l'autre moitié desdits dipbles pour obtenir un rayonnement multipolaire. L'invention sera mieux catprise S la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exeple non limitatif, en se reportant aux figures annexées que representent - la figure 1, le principe drun réseau de dipôles électriques de Hertz pour des ondes de Walsh - la figure 2, un réseau de dipôles magnétiques de Hertz pour ondes de Walsh; - la figure 3, un réseau de dipôles magnétiques a deux dimensions , - - les figures 4a à 4i, le principe d'une antenne résonnante pour onde de Walsh; - la figure 5, des dipôles et des quadripoles ainsi que leurs représentations par des fonctions de Walsh à deux dimensions;; - les figures 6a à 6c, des schémas de cabrage de la face avant du distributeur a retards égaux de la figure 3. Les générateurs de fonction de Walsh ne sont pas chers car ils sont formés de commutateurs qui alimentent ledipôle en courants négatifs ou positifs. La figure 1 représente un réseau de quatre dipôles alimentés par des transistors à effet de chanp. On notera que les commutateurs à transistor fournissent automatiquement une alimentation en courant même si les sources +V et -V sont des sources de tension. Les fils par lesquels on applique les tensions de commande wal(j,#) et -wal(je) aux transistors sont disposés de manière que les temps de retard soient théoriquement égaux pour tous les transistors. Les dipôles de Hertz DI1, DI2, DI3 et DI4 de la figure 1 sont des surfaces circulaires de matériau conducteur. Ils ne doivent pas être alignés comme le montre la figure 1, mais être disposés suivant deux dizEnsions. On ne peut pas utiliser une telle disposition à deux dimensions pour un dipôle résonnant. La figure 2 représente un réseau linéaire de quatre dipéles magnétiques de Hertz, dont chacun comprend deux boucles circulaires, l'une représentée en trait plein et l'autre en traits tirets Le courant provenant de la ligne de distribution +V passe dans la boucle en traits tirets dans le sens des aiguilles d'une entrez puis va à la terre par un transistor si wal(j, #) est positif.Pour une valeur négative de wal (j, e), le courant passe dans la boucle en trait plein dans le sens inverse des aiguilles d'une rentre. Le courant passant dans la ligne de distribution +V est constant pour des transistors ayant des caractéristiques de camutation parfaitement bien adaptées. I1 faut utiliser des condensateurs C tout au long de la ligne de distribution car on ne peut pas avoir une adaptation idéalement parfaite. La figure 3 représente une forme pratique d'aérien pour ondes de Walsh. Cet aérien comprend un réseau à deux dimensions de 16 dipodes magnétiques, chaque dipôle étant forme de deux boucles circulaires obtenues par attaque chimique d'une carte 1 recouverte de cuivre de chaque côté comme celles des circuits leprises. Les boucles en traits tirets sont du côte invisible de la carte et les boucles en trait plein du côté visible sur la figure 3. Les bornes des transistors peuvent être soudées aux points e, b et c, e étant l'émetteur, b la base et c le collecteur. En partant des points e, b et +V, représentés pour un seul dipôle magnétique, des fils de connexion mènent a deux cartes 2 et 3, qui sont chacune recouvertes de cuivre d'un côté et qui sont séparées par une mince feuille 4 diélectrique. Le fil partant du point e est relié au point 5 de la feuille de cuivre de la carte 2, mais est isolé de la feuille de cuivre de la carte 3, à laquelle le fil provenant de +V est relié. Cela représente une réalisation des condensateurs de la figure 2. Le fil partant du point b de la carte 1 est à la fois isolé des feuilles de cuivre des cartes 2 et 3. Une troisième carte 6 de circuit imprimé, obtenue par attaque chimique à partir d'une feuille recouverte de cuivre de chaque côté, réalise les connexions entre les 2 x 16 fils des bases b des transistors et les deux fils d'entrée 7 et 8 par lesquels sont respectivement appliquées les tensions wal(j, #) et -wal(j, #). Les bandes conductrices de cette carte sont prévues de maniere que les temps de retard soient égalisés.Pour toute charge qui monte ou qui est dirigée vers la droite, il y a une charge égale qui descend ou qui est dirigée vers la gauche, et pour tout courant circulant dans le sens des aiguilLes d'une martre, il y a un courant dans l'autre sens. I1 en résulte que ces charges et ces courants ne peuvent pas produire de rayonnemant d'un dipôle, mais seulement un rayonnement de multiplie d'ordre élevé. Les n dipôles magnétiques disposés corme l'indique la figure 3 produisent n fois les champs électriques et magnétiques. Le vecteur de Poynting et la puissance moyenne sont ainsi 2 augmentés d'un facteur fl, ce qui veut dire que la puissance moyenne rayonnée par un dipôle et la résistance de rayonnement de chaque dipôle sont augntees d'un facteur n. I1 s'agit la d'un effet bien connu qui est utilisé quand on a plusieurs hauts-parleurs placés tres près les uns des autres et alimentés en parallèle. Comme l'antenne résonnante a une importance particuliere pour les ondes sinusoidales, on peut se poser des questions a propos de son équivalent pour des ondes de Walsh. On a trouvé-que les filtres à résonance pour les fonctions de Walsh s'obtiennent à partir des filtres résonnants pour fonctions sinus-cosinus par l'introduction d'un élément variable- dans le temps. Donc, on peut s'attendre a ce qu'une tige invariable en fonction du tempos et en résonance avec des ondes sinusoldales puisse être transforéée en tige résonnant avec des ondes de WaLsh si on la rend variable en fonction du teïrrps. Les figures 4a à 4i illustrent ce principe. Un fil de longueur L est court-circuité à son extrémité et peut L de plus être court-circuité en X = O et X = 2 par des ccmmutateurs S2 et S3. Une impulsion courte de courant est appliquée au fil par le conducteur ocome l'indique la figure 4a, et cette impulsion circule sur le fil vers la droite (figures 4b et 4c). A l'extrémité X = Ldu fil, elle est réfléchie et revient vers X = L2 (figure 4d). Les diagrairrnes des temps placés à droite des figures 4a à 4i indiquent qu'on attribue la valeur +1 quand l'impulsion de courant circule vers la droite et la valeur -1 quand elle circule vers la gauche: Le contact S3 est fermé quand l'impulsion arrive au temps T=## (figures 4d et 4e). L'impulsion est alors réfléchie et circule à nouveau vers la droite.Quand X=L, elle est réfléchie au temps T=##. Le contact S3 est alors ouvert si bien que l'impulsion peut revenir au point X = O (figures 4f et 4g), où elle arrive au temps T=##. Le contact S2 fermé entraîne une réflexion et l'impulsion repart vers la droite (figure 4h). L'impulsion est réfléchie par le contact S3 fermé au temps 7L, comme l'indique 2C la figure 4i. La figure 5 représente deux modes orthogonaux de rayonnement de dipôle ; on a le rayonnement polarisé verticalement indiqué par le dipôle 10 et le rayonnement polarisé horizontalement indiqué par le dipéle 11. Le principe de ces deux modes permet la trnssission de signaux indépendants, nais la diaphonie entraînée par la rotation du vecteur polarisé oepeche normalement l'utilisation pratique de ces deux modes à la fois. On peut considérer que les deux dipôles produisent trois modes orthoganaux de rayonnement quadripolaire indiqués par les quadriples 12, 13 et 14. La figure 5 indique aussi comment ces modes et des modems de rang plus élevé de rayonnement multipolaire peuvent être examinés d'une manière commode au moyen des fonctions de Walsh à deuxdixnensions w wal(k,x) et wal(m,y). Le dipôle 10 est représenté par les fonctions wal(O,x), wal (l,y), le quadripôle 13 par wal(l,x), waltl,y), etc., les signes + et - des pôles étant identifiés par les valeurs +1 et -1 des fonctions de Walsh. Le rayonnement unipolaire correspondant aux fonctions wal(O,x), wal (O,y) ne se rencontre pas dans le rayonnement des ondes électromagnétiques à cause du principe de conservation de la charge, mais c'est le modede rayonnement le plus important pour les ondes acoustiques. L'antenne destinée à un rayonnement de dipôle de la figure 3 peut être utilisée pour un rayonnement multipolaire en alimentant les pôles magnétiques d'une façon différente. La figure 6a représente les fils de la face avant du distributeur 6 à retards égaux de la figure 3. Les fils de l'autre face, représentés en traits tirets sur la figure 3, ont été anis à la figure 6a. Seules les exirrnités de ces fils sont indiquées par de petits cercles. Les fonctions -wal(j, #) sont appliquées à ces cercles. La figure 6b indique comment le câblage du distributeur doit être modifié pour obtenir le rayonnement quadripolaire 41 de la figure 5. La partie supérieure de la figure est la même que celle de la figure 6a, mais, à la partie inférieure, la fonction al(j,O) est appliquée aux bornes où -wal(j, #) est appliquée pour un rayonnement dipolaire. La fonction -wal(j,0) est appliquée aux points et cercles de la figure 6b où la fonction +wal(j, #) n'est pas appliquée. La figure 6c indique à quels points et cercles on doit appliquer la fonction +wal(j,O) pour abtenir le rayonnement quadripolaire 42 de la figure 5, la fonction -wal(j, #) étant appliquée aux autres points et cercles. I1 est bien évident que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné à rayonner des ondes de Walsh, caractérisé en ce qu'il comprend un réseau à deux dimensions de dipôles magnétiques, dont chacun est formé de deux boucles circulaires, et des moyens pour alimenter lesdits dipôles en courants variables selon la forme des ondes de Walsh, de. manière que l'on alimente une première moitié desdits dipôles en courant i(t) et l'autre moitié en courant -i(t) pour obtenir un rayonnement Tnultipolaire. 2. Méthode d'obtention d'un rayonnement multipolaire à partir d'un réseau de dipôles circulaires, caractérisée en ce qu'elle comprend l'alimenta- tion d'une moitié des dipôles du réseau avec un courant i(t) ayant la forme d'ondes de Walsh, et l'alimentation de l'autre moitié des dipôles du réseau avec le courant -i(t), ayant également la forme d'ondes de Walsh.