Brevet FR2144600A1 — publié le 19730216

L'invention concerne une antenne de réception circulaire pour le domaine des ondes ultracourtes et notamment pour plusieurs domaines de fréquences de la télévision. Des installations d'antenne destinées à la réception des ondes radiophoniques ou de la télévision sont habituellement constituées par une antenne destinée à capter les ondes courtes, moyennes ou longues du domaine de la radiophonie et par plusieurs antennes destinées à capter les ondes ultracourtes du domaine de la télévision. Pour chaque gamme d'ondes de la télévision, il est prévu une antenne dipôle particulière avec des éléments directeurs et des éléments réflecteurs. Les différents dipôles d'antenne sont accouplés à une descente d'antenne par l'intermédiaire de filtres d'aiguillage. Avant l'appareil récepteur, il est prévu d'autres descentes d'antenne afin de séparer à nouveau les bandes de fréquence et les envoyer aux différents circuits d'entrée de l'appareil récepteur.Le nombre de telles installations d'antenne augmentant avec la densité du trafic radiophonique, par exemple pour la réception de plusieurs programmes de télévision séparés, a conduit à ce que. dans de nombreuses régions, tous les emplacements élevés comportent de très nombreuses antennes de cette sorte. Celles-ci offrent un aspect disgracieux en raison de l'irrégularité apparente de leurs systèmes d'aériens et de réflecteurs orientés souvent suivant des directions différentes.Etant donné que leurs éléments destinés à assurer une bonne réception dans le domaine des ondes courtes, notamment pour la télévision, doivent néressairement dépasser en hauteur les toits des habitations et constructions, il est très difficile de les disposer de telle manière qu ils soient situés à l'extérieur du champ de vision d'un observateur au sol ou se trouvant dans des maisons situées en vis à vis. I1 serait grandement souhaitable de réaliser de telles installations d'antenne aussi peu voyantes et aussi uniformes que possible. L'invention a pour but de créer une antenne de réception circulaire pour le domaine des ondes ultracourtes, notamment pour plusieurs gammes de fréquences de la télévision, qui puisse également etre montée sans aide extérieure par un non-spécialiste tout en réduisant la dépense en dispositifs d'accouplement, et qui puisse être construite avec une disposition symétrique et des dimensions sensiblement plus réduites et donc plus agréable à l'oeil. L'antenne de réception circulaire pour la réception des ondes ultracourtes, notamment pour plusieurs gammes de fréquence de la télévision, est constituée conformément à l'invention par un amplificateur à large bande pour l'en- semble du domaine de fréquences et par des dipôles annulaires. accordés sur les différents domaines de fréquences et constitués par un matériau tubulaire et qui sont accouplés à l'entrée de l'amplificateur à large bande respectivernent par un organe de symétrie et par un filtre accordé sur le domaine de fréquences associé. Dans cette forme de réalisation de l'antenne de réception circulaire, on renonce à un effet directif des dipôles pour obtenir une caractéristique de réception circulaire. L'amplification des signaux d' antenne est obtenue à l'aide de l'amplificateur à large bande monté directement en série en aval. Les dipôles annulaires accouplent sans effet directif les différents domaines de fréquence sur l'amplificateur à large bande de telle manière que le montage de l'antenne est accepté sans critique étant donné qu'une directivité des éléments de l'antenne n'est plus nécessaire sur l'angle d'incidence de l'émission. Cet angle de réception circulaire de 360" est obtenu grâce au fait que les dipôles n'ont aucun gain d'antenne. Celà est compensé, comme indiqué déjà plus haut par l'amplificatuur à large bande branché directement en série en aval. Les dipôles annulaires sont obtenus très simplement par pliage à partir d'un tube de cuivre pour des raisons de fabrication, La taille de la nouvelle antenne peut être limitée grâce au fait que les dipôles annulaires sont accordés sur les fréquences centrales, égales aux moyennes géométriques des fréquences des différentes gammes de fréquences et sont étendus sur la moitié ou le quart de la longueur d'onde de la fréquence centrale associée. Il est préférable de donner à la longueur des dipôles annulaires une valeur égale au quart de la longueur d'onde dans les gammes des basses fréquences. L'accouplement des dipôles annulaires à l'amplificateur à large bande est réalisé de telle manière qu'on utilise comme organe de symétrie pour les domaines des basses fréquences un transformateur de symétrie ayant un rapport de transformation d'impédance égal à 4 : 1, le coté de forte impédance ohmique étant relié aux extrérnités du dipôle annulaire associé tandis que le côté de faible impédance ohmique est relié au filtre branché en série du domaine de fréquences associé.Comme organe de symétrie pour les gammes de fréquences plus élevées, on utilisé au contraire une boucle déflectrice possédant un rapport de transformation d'impédances égal à 4: 1; le côté de faible impédance ohmique étant relié aux extrémités du dipôle associé tandis que le caté de faible impédance ohmique est relié au filtre, branché en série, du domaine de fréquences associé. Les filtres pour les domaines des basses fréquences sont des filtres passebande et les filtres pour les domaines de fréquences plus élevées sont des filtres passe-bas. Un découplage supplémentaire des domaines de fréquences avant l'amplificateur à large bande est obtenu suivant une autre caractéristique de l'invention par le fait que les sorties des filtres des différents domaines de fréquences sont reliées à des étages différents de l'amplificateur à large bande et sont ainsi découplées les unes par rapport aux autres. L'accouplement des dipôles annulaires à l'amplificateur à large bande est protégé contre toute perturbation ou parasitage selon une forme de réalisation dans laquelle les organes de symétrie et les filtres sont raccordés directement aux extrémités voisines des dipôles annulaires, les sorties des filtres étant accouplées par câble coaxial à l'amplificateur à large bande. La descente d'antenne de la nouvelle antenne est raccordée, sous la forme d'un câble coaxial ou à bande plate ou à large bande, directement à la sortie de l'amplificateur à large bande et s1tend jusqu'aux filtres d'aiguillage branchés en série en amont de l'appareil récepteur. L'antenne est particulièrement petite lorsqu'on adopte la disposition selon laquelle lee dipôles annulaires pour les différents domaines de fréquences sont placés parallèlement dans des plans différents et concentriques les uns par rapport aux autres et sont montés dans un bolier ayant de préférence une forme hémisphérique. On réduit la mise en oeuvre relative aux dispositifs de fixation en logeant et en fixant l'amplificateur à large bande, les organes de symétrie, les filtres et les dipôles annulaires dans le boitier hémisphérique en mousse synthétique. Ce bottier est fermé hermétiquement par une plaque de couverture ronde, dans la partie centrale de laquelle est ménagé un logement pour le mât d'antenne. Ce logement est constitué également pour servir simultanément de passage pour la descente d'antenne. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé une forme de réalisation du dispositif suivant l'invention. La figure 1 est une vue de dessus de l'antenne suivant l'invention. La figure 2 montre une coupe de l'antenne de la figure 1. La figure 3 représente le circuit éIectrique de l'antenne de la figure I. L'antenne de réception circulaire représentée à titre d'exemple est installée pour la réception de fréquences appartenant aux domaines de très hautes fréquences VHF I de 74 à 104 MHz, VHF III de 174 à 230 MHz et des hyperfréquences UHF de 470 à 860 MHz. Comme celà est visible sur les figures 1 et 2, tous les éléments de l'antenne suivant l'invention sont renfermés hermétiquement dans un boîtier. Celui-ci est constitué par un couvercle hémisphérique 18 et une plaque de couverture ronde 17. Les dipôles annulaires 14, 15 et 16 sont obtenus par pliage dlun tube de cuivre et leurs diamètres sont accordés sur la demi longueur d'onde ou sur le quart de la longueur d'onde de la fréquence centrale (moyenne géométrique) du domaine de fréquences concerné. Le dipôle annulaire 14 pour le domaine des hyperfréquences UHF est accordé sur la fréquence centrale voisine de 630 MHz, le dipôle annulaire 15 pour le domaine des très hautes fréquences VH1' III est accordé sur la fréquence centrale voisine de 200 MHz et le dipôle 16 pour le domaine des très hautes fréquences VHF I est accordé sur la fréquence centrale voisine de 70 MHz. Les dipôles 14 et 15 sont accordés sur la demi longueur d'onde de la fréquence centrale correspondante, tandis que le dipôle 16 est accordé sur le quart de la longueur d'onde de la fréquence centrale associée.De cette façon, les dipôles annulaires ont des dimensions telles qu'ils peuvent être logés dans un espace réduit. Les dipôles sont disposés dans des plans différents parallèles (voir figure 2) et sont concentriques (figure 1). Ces dipôles 14, 15 et 16 sont d'abord fixés sur la paroi interne du couvercle 18, ce qui peut être réalisé par exemple au moyen de bandes de collage. L'espace principal compris dans la zone centrale des diôles est rempli par un bloc 10 en matériau-mousse synthétique auquel peut etre également collée l'unité 11 constituant l'amplificateur à large bande. L'espace restant est rempli de mousse après introduction et le raccordement des organes de symétrie et des filtres, aux emplacements désignés par 21. L'enrobage des composants permet, outre leur fixation, la conservation de la disposition choisie.La descente d'antenne 13 passe par une ouverture 19 ménagée dans la plaque de couverture 17. Cette ouverture 19 peut également être constituée sous la forme d'une tubulure et servir de logement pour le mât d'antenne. Comme le montre la figure 1, l'unité formée par un organe de symétrie et un filtre pour un domaine de fréquences déterminé est raccordée directement aux extrémités tournées l'une vers l'autre des dipôles annulaires, comme indiqué par les blocs 18, 19 et 20. Les sorties de ces unités sont reliées par des câbles coaxiaux 12 à l'amplificateur à large bande 11. Comme celà est visible sur le circuit de montage représenté en figure 3, les organes de symétrie pour les domaines des très hautes fréquences VHF I et VHF III sont constitués par un transformateur de symétrie SUe comportant un rapport de transformation d'impédances de 4 : 1 et dont les côtés d'entrée de forte impédance ohmique sont respectivement raccordés directement aux extrémités des dipôles annulaires associés 15 et 16. Les côtés de sortie de faible impédance ohmique sont respectivement raccordés à des filtres passe-bande constitués chacun par un élément passe-haut HP et par un élément passe-bas TP. Ces filtres de bande sont accordés sur les domaines des hautes fréquences concernés VHF I et VHF III.Les sorties T 1 et T 2 des unités 19 et 20 peuvent etre reliées par un câble coaxial 12, possédant une impédance caractéristique de valeur faible constante. à l'amplificateur à large bande 11. Cette transformation d'impédances à proximité immédiate des dipôles annulaires améliore la protectiun contre les signaux parasites. Dans le cas du dipôle 14, pour le domaine des hyperfréquences VHF, l'organe de symétrie est constitué par une boucle déflectrice US, qui possède également un rapport de transformation d'impédances égale à 4 : 1. Le filtre est ici constitué uniquement par un filtre passe-bas. La sortie T 1 de l'unité 18 est reliée également à l'entrée de l'amplificateur à large bande. Les sorties T 1 des unités 19 et 20 sont reliées au premier étage d'amplification de l'amplificateur à large bande. tandis que la sortie T 2 de l'unité 20 est reliée à l'entrée de commande du deuxième étage d'amplification dudit amplificateur. Ainsi les filtres des différents domaines de fréquences sont fermés de façon exacte, côté sortie, et sont découplés entre eux ; on prendra en considération la plus faible amplification dans le domaine des très hautes fréquences VHF I. L'antenne ne se limite pas aux trois domaines de fréquences indiqués. Il est également possible d'accoupler d'autres domaines de fréquences à l'am- l'amplificateur à large bande par l'intermédiaire de dipôles annulaires de dimensions appropriées. L'accouplement est réalisé au moyen d'un transformateur de symétrie ou d'une boucle déflectrice, avec lequel un filtre accordé sur la gamme de fréquence considérée,est branché en série en aval. Il entre également dans le cadre de l'invention d'accorder un dipôle également sur la fréquence centrale moyenne de deux domaines de fréquences voisins et de réaliser ainsi un domaine de fréquences élargi, au moyen d'un dipôle annulaire comportant un circuit unique de couplage. Etant donné que l'antenne n'a aucun effet directif, elle ne fournit donc aucun gain. Cependant, celà est compensé par l'amplificateur à large bande direc tement dans la zone des dipôles annulaires de telle sorte qu'il est possible d'obtenir un rapport convenable signal sur bruit sur la descente d'antenne 13. La bande de fréquences de l'amplificateur à large bande s'étend sur l'ensemble du domaine des très hautes fréquences VHF I, VHI' III et des hyperfréquences UHF. La description qui précède n'a été donné qu'en relation avec une forme de réalisation particulière et n'a donc aucun caractère limitatif et l'on pourra à partir des éléments décrits réaliser plusieurs variantes et formes de réalisation de l'invention sans en franchir les limites. REVENDICATIONS 1 - Antenne de réception circulaire pour ondes ultracourtes, notamment pour les gammes de fréquences de la télévision, caractérisée par le fait qu'elle comporte un amplificateur à large bande pour l'ensemble du domaine des fréquences, et des dipôles annulaires, accordés sur les différents domaines de fréquences > ces dipôles étant constitués par un matériau tubulaire et accouplés respectivement à l'entrée de l'amplificateur à large bande par un organe de symétrie et par un filtre accordé sur le domaine de fréquences associé. 2 - Antenne suivant la revendication 1 caractérisée par le fait que les dipôles annulaires sont obtenus par pliage à partir d'un tube de cuivre, 3 - Antenne suivant l'une des revendications 1 ou 2 caractérisée par le fait que les dipôles annulaires sont accordés sur les fréquences centrales correspondant à la moyenne géométrique des domaines de fréquences considérés et sont étendues sur la moitié ou le quart de la longueur d'onde de la fréquence centrale associée. 4 - Antenne suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3 caractérisée par le fait qu'on utilise comme organe de symétrie pour les domaines des basses fréquences un transformateur de symétrie possédant un rapport de transformation d'impédance 4 : 1, le côté de forte impédance ohmique étant relié aux extrémités du dipôle annulaire associé, tandis que le côté de faible impédance ohmique est relié au filtre branché en série du domaine de fréquences associé. 5 - Antenne suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3 caractérisée par le fait qu'on utilise comme organe de symétrie pour les domaines de fréquences plus élevées, une boucle déflectrice présentant un rapport de transformation d'impédances 4 : 1, le c8té de forte impédance ohmique étant relié aux extrémités du dipôle associé, tandis que le c8té de faible impédance ohmique est relié au filtre branché en série, du domaine de fréquences associé. 6 - Antenne suivant la revendication 4 caractérisée par le fait que les filtres sont des filtres passe-bande. 7 - Antenne suivant la revendication 5 caractérisée par le fait que les filtres sont des filtres passe-bas. 8 - Antenne suivant l'une des revendications 1 à 7 caractérisée par le fait que les sorties des filtres des différents domaines de fréquence sont reliées à différents étages de l'amplificateur à large bande et sont ainsi découplés les unes par rapport aux autres. 9 - Antenne suivant l'une des revendications 1 à 8 caractérisée par le fait que les organes de symétrie et les filtres sont raccordés directement aux extrémités voisines des dipôles annulaires et que les sorties des filtres sont accouplées par crible coaxial à l'amplificateur à large bande. 10 - Antenne suivant l'une des revendications 1 à 9 caractérisée par le fait que la descente d'antenne est raccordée, sous la forme d'un câble coaxial ou à bande plate ou à large bande; directement à la sortie de l'amplificateur à large bande et est guidée jusqu'aux filtres d'aiguillage, branchés en série en amont de l'appareil récepteur. 11 - Antenne suivant l'une des revendications 1 à 10 caractérisée par le fait que les dipôles annulaires pour les différents domaines de fréquences sont placés parallèlement dans des plans différents et de façon concentrique les uns par rapport aux autres et sont montés dans un boitier ayant de préférence une forme hémisphérique. 12 - Antenne suivant l'une des revendications 1 à ll caractérisée par le fait que l'amplificateur à large bande, les organes de symétrie, les filtres et les dipôles annulaires sont logés et fixés dans le boitier hémisphérique en matériau-mous se synthétique. 13 - Antenne suivant l'ensemble des revendications Il et 12 caractérisée par le fait que le boitier hémisphérique est fermé hermétiquement par une plaque de couverture rondes dans la partie centrale de laquelle est ménagé un logement pour le m t d'antenne qui forme par ailleurs le guidage de la descente d'antenne.