Brevet FR2146958A1 — publié le 19730309

Là présente invention a pour objet un perfectionnement aux antennes à polarisation verticale à nappes de fils, notamment pour pndes décametriques à large bande. Bes antennes suivant l'invention peuvent rendre, du point de vue de leurs applications, les mimes services que par exemple les antennes omnidirectives en azimut du type monotone, ou bic8ne, ou disque-c8ne. Des antennes à nappes de fils connues utilisent un ou plusieurs supports rigides verticaux. On connatt par exemple une antenne bicbne utilisant un pylône métallique vertical formant l'axe du cône et maintenu par des haubans, les extrémités du pyl8ne constituant les sommets des deux cônes et les cibles formant le pourtour de leur base (polygone régulier constituant une approximation d'un cercle) étant maintenus par les haubans. Be pylône métallique, étant à l'intérieur des nappes de fils tendues entre les deux extrémités du pyl8ne et le pourtour de ladite base, ne perturbe pas le rayonnement haute fréquence. Toutefois, ces antennes présentent divers inconvénients, notamment l'occupation d'une surface excessive de terrain du fait que les haubans doivent dtre à inclinaison relativement faible par rapport au plan horizontal. On connatt d'autre part des antennes monocônes dont le sommet est au voisinage du sol; le pourtour de la base est un polygone régulier, par exemple un hexagone dont les cotés sont des cules et dont les sommets sont r eliés à six supports verticaux, ces connexions avec les poteaux assurant la tension mécanique de l'hexagone. L'inconvdnient est le suivant : les supports verticaux étant ici extérieurs aux nappes de fils, il est nécessaire, pour éviter une perturbation du rayonnement à polarisation verticale, d'utiliser des poteaux de bois avec tous les inconvénients que cela entraille, notamment dans certaines conditions climatiques les poteaux sont mangés par les termites ou encore, malgré toutes les mesures préventives que l'on peut prendre, ils "repoussent", c'est-à-dire qu'il apparat des branchages et des feuilles. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients. Suivant l'invention, une antenne destinée à produire un rayonnement à polarisation verticale sensiblement omnidirectif en azimut et comportant un ensemble de nappes de fils maintenu au moyen d'un dispositif comprenant une pluralité de supports rigides, est caractérisée en ce que lesdits supports rigides sont des pyl8nes métalliques dont les axes forment les arêtes latérales d'une pyramide disposée le sommet en bas, et coupée par des plans horizontaux suivant des polygones réguliers qui, pour les plans horizontaux de hauteur inférieure à celle de la surface délimitée par les nappes de fils, sont intérieurs aux sections de ladite surface par les plans horizontaux correspondants, ou, à la limite, sensiblement confondus avec ces sections. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins s'y rapportant sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'un mode préferé de réalisation d'une antenne suivant l'invention; - la figure 2 est une vue de dessus de l'antenne de la figure I - la figure 3 illustre le mode de fixation des extrémités inférieures des pylônes de la figure I - la figure 4 est une vue de dessus d'un mode de réalisation d'une antenne simplifiée suivant l'invention. Un premier exemple de réalisation d'une antenne, pour une bande de fréquences limitée inférieurement par une fréquence de, par exemple, 5 MHz sera illustré au moyen des figures 1 et 2 qui la représentent respectivement en perspective et vue de dessus. L'antenne comporte trois pyl8nes métalliques tubulaires 1, 2 et 3, de même longueur, 13 m par exemple, et ayant un diamètre de l'ordre de 15 cm . Ces trois pylônes sont montés à leurs extremités inférieures dans un ensemble mécanique 9 qui sera décrit à l'aide de la figure 3 , cet ensemble reposant sur un isolateur 10 , fixé sur un tapis de sol métallique 100. Bes dimensions de l'ensemble 9, 10 sont exagérées sur la figure 1 , la hauteur de l'ensemble 9-10 au-dessus du sol représentant par exemple 60 cm , alors que la hauteur totale de l'antenneest de l'ordre de li m.(Pour des raisons de dimensions du dessin, les pylônes sont représentés plus proches de la verticale qu'ils ne le sont en réalité). Lorsque l'antenne est montée, les axes géométriques des trois pylônes convergent en un point S situé un peu au delà de leurs extrémités inférieures, et à faible hauteur sur la verticale d'un point O au niveau du sol. On désignera par P, Q, R respectivement les points des axes des pylônes au niveau de leurs extrémités supérieures. Bes pylônes sont naturellement munis à leur extrémité supérieure d'un système classique pour l'accrochage des haubans ou cables qui leurs sont raccordés. Pour la clarté de la figure et de ltexposé, on supposera, tant sur la figure que dans le texte, que ces haubans ou cibles aboutissent aux points P, Q, R susmentionnés. Ensemble de pylônes est maintenu par trois cibles métalliques de longueur égale, PQ, QR et RP et par six haubans métalliques de longueur égale ZQ, ZP, YP, YR, XR et XQ ; les points X, Y et Z forment au sol les sommets d'un triangle équilatéral de oentre 0 Pour la clarté de la figure, les haubans XR et XQ n'ont pas été représentés sur la figure 1 Bes haubans aboutissant en un méme point sont tendus et isolés électriquement du sol par des dispositifs tel que 4 représentés symboliquement. Lorsque l'ensemble est tendu, les axes des pylônes SP, SQ et SR forment les aretes latérales d'une pyramide régulière dont la base P Q R est un triangle équilatéral horizontal de cote h3 Les points a, b, c, d, e, et f des six haubans respectivement situés à une mEme hauteur h2 sur les haubans ZQ, ZP, YP, YR, XR, XQ sont réunis par des cibles ab, bc, cd, de, ef formant tues cités d'un hexagone régulier. Âux points a, b, c, d, e et 9 sont reliés des fils aA, bB, cC, dD, eE et fF de même longueur S = h2 - h1 Les points Â et B sont reliés au point Z , les points C et D au point Y , et les points E et F au point X par des haubans métalliques auxiliaires, également isolés du sol, et les points A, X, C, D, E et F sont reliés par des câbles AB, BC, CD, DE et EF formant un hexagone régulier superposable à hexagone a, b, o, d, e, f. Une couronne conductrice horizontale 8 , solidaire de l'ensemble mécanique 9 est axée sur la verticale du point 0 à une faible hauteur, exagérée sur la figure 1. 3es nappes de fils rayonnants sont tendues : (1) sur les faces latérales du prisme hexagonal régulier de bases ABCDEF et abcdef , sous la forme de fils parallèles à aA ; (2) sur les faces latérales du volume, sensiblement en forme de cône, délimité d'une part par ABCDEP et autre part par la couronne 8 ; (3) et enfin sur chacune des trois surfaces trapézoidales dont les bases sont pour la première ab et PQ pour la seconde od et PR , et pour la troisième ef et QR . QR Pour la lisibilité des figures, les nappes de fils n'ont été représentées sur la figure 1 que pour celles qui sont délimitées, au moins d'un cité, par l'un des cules AB, BC, CD, ab, bc et cd ; d'autre part par le nombre de fils de chaque nappe a été réduit. On a parlé ici de nappes de fils pour se conformer à l'usage. il est bien évident que, du point de vue mécanique, ces "fils" seront avantageusement des câbles. Bes haubans principaux et auxiliaires sont isolés des éléments rayonnants par un système d'isolateurs non représenté. Sur la figure 2 où la base de l'antenne n'est représentée que par les points géométriques S et O , avec lesquels la couronne conductrice 8 est supposée confondue, la nappe inférieure est représentée en pointillé et les nappes trapézoda- les en traits pleins, les nappes à fils verticaux n'étant naturellement pas visibles. L'alimentation de l'antenne peut s'ef-ectuer entre la masse et la couronne conductrice. La figure 3 est une vue détaillée en coupe verticale de l'ensemble 8-9-10 de la figure 1 On n'a représenté que le dispositif de montage du pylône 2 les deux autres se déduisant du premier par une rotation de 1200 autour de l'axe de l'antenne (verticale du point 0). L'isolateur 10 supporte un tablier il recouvert d'un capot 12 dont la base est formée par un tube circulaire 13 formant anneau de sarde du point de vue électrique. Sur le tablier il repose une chape 14 traversée par un axe 15 perpendiculaire au plan de la figure, coupant 1 'axe de 1 'antenne au point S susmentionné, et permettant d1 imprimer un mouvement de rotation dans le plan vertical à un axe x XI coupant l'axe 15 , et qui, lorsque l'antenne est montée, est horizontal. De ggt axe x x' est solidaire un ensemble qui va maintenant entre décrit L'axe z x' porte une chape 16 pouvant tourner autour de cet axe. La chape 16 supporte un plateau rond 17 sur lequel repose la couronne 8 de diamètre un peu plus grand ; deux pièces 19 et 20, solidaires du plateau 17 , encadrent la pièce 16 Sur le plateau 17 sont montées des chapes telles que 29 utilisées pour le montage des pylônes. La chape 29 supporte un axe horizontal 30 perpendiculaire à l'ase du pyltne 2 . Cet axe porte l'extrémité d'un embout 21 dans lequel est engagée l'extrémité du pylône 2 , dont l'axe coupe l'axe 30 . Le pylbne 2 peut donc tourner autour de l'axe 30 dans le plan vertical défini par l'axe du pyl8ne et de m8me chacun des deux autres pylônes, ceci permettant un certain jeu. On n'a représenté qu'un seul fil, 23 , de la nappe inférieure de l'antenne. Chacun de ces fils est réuni par un conducteur, tel que 123 , au capot 12 de répartition de tension. Be dispositif décrit est aisément démontable. On remarquera que le système décrit permettant d'imprimer au plateau 17 des mouvements de rotation autour de deux axes horizontaux peut être remplacé par tout système classique de type Cardan. La figure 4 représente une vue de dessus d'une antenne simplifiée selon l'invention, dans laquelle les axes des pylônes forment les ardtes d'une pyramide dont les sections, par des plans horizontaux, sont sensiblement confondues avec celles de la surface délimitée par les nappes de fils. Cette antenne comporte trois pylônes dont les extrémités inférieures peuvent être montées comme dans le cas de la figure 1 les lettres repères 9, 0, P, Q, R désignant des points correspondant à ceux qui sont désignés ainsi sur la figure 1 Bes trois pylônes forment ici les arêtes latérales d'une pyramide plus évasée que dans le cas précédent, les pylônes ayant encore une longueur de l'ordre de 13 m Bes pylônes sont maintenus par un système de câbles P Q R formant un triangle équilatéral et par des haubans métalliques ZP, ZQ, YP, YR, XR, XQ, les points X, Y, Z formant un triangle équilatéral de centre O .Trois nappes triangulaires de fils convergeant sensiblement en O sont tendues entre une couronne analogue à la couronne 8 des figures 1 et 3 et non représentée sur la figure 4 et respectivement les câbles PQ, QR et RP. Les points milieu repérés I, J, K, des pylônes sont réunis par des câbles auxiliaires, non raccordés aux nappes, et des haubans auxiliaires XJ, , XK, Y & Y', ZI, ZJ consolident la struchat (dispositif pouvant aussi entre utilisé pour l'antenne précédente). Le système d'isolateurs isolant les haubans des éléments rayonnants n'a pas été non plus représenté sur la figure 4 Outre les avantages déjà indiqués, le dispositif décrit présente encore les suivants par rapport aux antennes utilisant des poteaux de bois verticaux - plus grande durabilité; - fractionnement aisé des supports, si on le désire, d'où plus grande facilité de transport. Bien entendu, les réalisations décrites dans le cas où les pylônes forment les ar8tes d'une pyramide triangulaire ne sont nullement limitatives, et tout polygone régulier à n cotés peut entre utilisé pour la base de la pyramide, ceci correspondant alors à n pylônes. On remarquera en outre, que dans les exemples décrits les haubans principaux d'ancrage en font pas partie des éléments rayonnants. On peut choisir de rendre rayonnants ces haubans principaux en les reliant directement sans isolateur au plan de sol. Ce bouclage de grande dimension constitue un effet selfigue très désirable sur certaines fréquences, donnant l'équivalent de la cavité intérieure de certaines antennes classiques dite "cage" pour lesquelles le pied du mât unique qui est à la masse et la jupe de fils rayonnants viennent se réunir à un anneau alimenté par la puissance haute fréquence en provenance de l'émetteur. Un autre moyen pour obtenir cet effet selfique en parallèle sur l'alimentation est de mettre à la masse l'ensemble métallique supportant les pylônes et de faire parvenir les fils de la nappe inférieure (figures I et 2) ou de la nappe unique (figure 4) sur une couronne isolée du sol. REVENt > ICATI ONS 1. Antenne à polarisation verticale destinée à produire un rayonnement sensiblement omnidirectif en azimut et comportant un ensemble de nappes de fils maintenu au moyen d'un dispositif comprenant une pluralité de supports rigides, caractériséeen ce que lesdits supports rigides sont des pylônes métalliques dont les axes forment les arêtes latérales d'une pyramide disposée le sommet en bas, et coupée par des plans horizontaux suivant des polygones réguliers. qui, pour les plans horizontaux de hauteur inférieure à celle de la surface délimitée par les nappes de fils, sont intérieurs aux sections de ladite surface par les plans horizontaux correspondants, ou, à la limite, sensiblement confondus avec ces sections. 2. Antenne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chaque pylône est monté à rotation sur un axe porté par une chape, ledit axe étant perpendiculaire au plan vertical contenant I'axe du pylône, et les trois chapes reposant sur un plateau pouvant entre animé d'un mouvement de rotation autour de deux axes horizontaux perpendiculaires entre eux. 3. Antenne suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les pylônes sont au nombre de trois, que leurs sommets sont réunis par des cabales rayonnants formant un triangle équilatéral, chaque sommet de pylône étant en outre relié au sol par deux haubans principaux, les six haubans partant da trois points du sol formant un triangle équilatéral, et en ce qu'une couronne métallique est mécaniquement solidaire dudit plateau et isolée du sol. 4. Antenne suivant la revendication 3, caractérisée en ce que des points intermédiaires des six haubans principaux sont réunis entre eux par des câbles formant un hexagone régulier, et en ce que l'antenne comporte trois nappes de fils trapézoidales dont chacune est tendue entre un c8té d'un câble réunissant les sommets de deux pylônes et un câble formant l'un des côtés dudit hexagone, six nappes de fils verticaux dont chacune part dkin câble formant l'un des côtés dudit hexagone et aboutit à un câble formant l'un des côtés d'un autre hexagone identique au premier, mais situé à une hauteur plus faible, les six sommets du second hexagone étant reliés au sol par des haubans auxiliaires, et une nappe inférieure tendue entre les cables formant le second hexagone et ladite coursonne, 5. Antenne suivant la revendication 3, comportant trois nappes de fils approximativement triangulaires dont chacune est tendue entre l'un des câbles formant les côtés dudit triangle équilatéral et ladite couronne. 6. Antenne suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les haubans principaux sont isolés du sol. 7. Antenne suivant l'ensemble des revendications 3 et 6, caractérisée en ce que ledit plateau est également isolé du sol. 8. Antenne suivant 11 ensemble des revendications 3 et 6, caractérisée en ce que ledit plateau est électriquement relié au sol. 9. Antenne suivant l'ensemble des revendications 3 et 6, caractérisésen ce que ledit plateau est isolé du sol et en ce que les haubans sont reliés électriquement au sol.