Brevet FR2184629A1 — publié le 19731228

L'invention concerne une installation tournante d'antennes avec une pluralité de dipoles pour la radiodiffusion à ondes courtes au moyen de l'onde d'espace et à l'aide d'un émetteur de grande puissance, avec possibilité de rayonnement dans une plage de fréquences étendue. L'antenne doit servir à la desserte par radiodiffusion à ondes courtes de régions situées dans des directions azimutales quelconques ainsi qu'à faible, moyenne et grande distances de la station d'émission. Des stations de radiodiffusion à ondes courtes doivent desservir des régions proches et éloignées. Les distances peuvent être comprises entre quelques centaines et beaucoup de milliers de kilomètres. De plus les régions à desservir sont situées dans presque toutes les directions azimutales possibles.Les fréquences optimales sont très différentes et dépendent de la distance, de l'heure de la journée, de la saison et du nombre de taches solaires. Avec des fréquences basses (particulièrement dans la bande de 6 et 7 MHz), on peut couvrir de jour avant tout de petites distances, et de nuit de moyennes et grandes distances. Les bandes supérieures de fréquences (dans la bande de 11 à 26 MHz) servent particulièrement à la couverture de jour de moyennes et grandes distances. Pour de faibles distances il faut des diagrammes verticaux à angles de rayonnement très raides, par exemple un angle d'élévation d'environ 600 pour une distance de 300 km. De plus, le diagramme vertical doit être large. Des diagrammes verticaux étroits sans grands lobes laté- raux conviennent le mieux pour de grandes distances supérieures à environ 1500 km. L'angle d'élévation du lobe principal doit être d'environ 12,50 . Cet angle est optimal pour des régions de couverture distantes de 1500 à 7000 km (Proc. IEE, vol. 109, part B, 1962, p. 91-98). A des distances encore plus grandes, des antennes à faisceau plus étroit sont légèrement supérieures. Pour une station équipée d'antennes installées de manière fixe suivant la technique habituelle, il apparaît donc qu'il faut ériger beaucoup d'antennes différant avant tout des points de vue direction azimutale, angle d'élévation et fréquences Une station d'démission de taille moyenne n'a pas suffisammont d'an tennis pour pouvoir attsindre aussi bien toutes les régions de la terre. Pour des puissances d'émission plus faibles mais non pas pour l'exploitation en radiodiffusion, on connais déjà une antenne logarithmique-périodique- tournante composée d'un support portant les dipoles reposant sur un appui de manière à pouvoir tourner. Cette antenne ne préslte toutefois pas le gain élevé nécessaire pour des antennes de radiodiffusion (cf. Proc. IBE, référence ci-dessus).Mais comme cette antenne ne paraissait pas convenir comme antenne de radiodiffusion, tandis que l'importante mise en oeuvre pour de nombreuses antennes installées à demeure dont chacune dessert une direction azimutale différente exige des investissements excessifs aussi bien pour les antennes que pour le sol et le terrain nécessaires à la mise en place, on a proposé des antennes tournantes à grand gain comme antennes dites à rideau, c'est-à-dire comme antennes à fils pendues entre mats. Dans cette proposition on est parti du fait que pour l'obtention d'un gain aussi élevé que possible avec une mise en oeuvre supportable des antennes à fils seraient dans tous les cas la solution la plus favorable, tandis que pour la rotation souhaitable d'une antenne une antenne à rideau serait seule à envisager, puisqi'on pourrait alors maintenir les dimensions de l'antenne encore dans des limites telles que le montage sur une plateforme tournante soit encore réalisable. Car même si elle est très large, une telle antenne à rideau n'a, du moins dans la direction du rayonnement, pas de cotes excessives gelant la réalisation. D'un autre côté on ne peut pas réaliser des antennes à rideau tourncnjits avec, simultanément, le gain élevé souhaité et la large bande nécessaire pour des antennes de radiodiffusion. Depuis l'introduction d'émetteurs de grande puissance, c'est-àdire depuis environ dix ans, la demande d'antennes tournantes de radiodiffusion à ondes courtes à large bande à gain élevé et pour de grandes puissances est insatisfaite. L'objet de l'inv ntion est la réalisation d'une antenne dc radiodiffusion tournante ondes courtes à gain élevé et à large bande dont les colts de fabrication et de terrain sont inférieurs à ceux de la pluralité jusqu'ici habituelle d'anten- nes installées de manière fixe pour la couverture par radiodiffusion d'un grand angle azimutal. Bien que ltopinion prévaut généralement que des antennes tournantes conviennent uniquement comme antennes de fortune utilisables seulement comme antennes de réserve en acceptant la réduction du gain, on propose par la présente invention une installation tournante d'antennes dont le gain et la largeur de bande se comparent facilement avec ceux des installations fixes d'antennes de radiodiffusion à ondes courtes utilisées jusqutici. Conformément à l'invention cette installation d'antennes se distingue par quatre antennes logarithmiques-périodiques dont les éléments d'antenne sont autoporteurs et qui sont maintenus par quatre supports alignés dans la direction longitudinale des antennes, reposant par paires juxtaposées et superposées sur quatre appuis portés par une structure pouvant tourner. Les antennes peuvent être des antennes dipoles logarithmiques-périodiques connues à polarisation horizontale. Les directions longitudinales des supports sont de préférences orientées en rayons essentiellement en partant d'un point voisin de la surface du sol , les antennes dans les régions de leurs dipoles courts étant plus resserrées et plus proches du sol que dans les régions de leurs dipoles courts. Pour obtenir une rigidité mécanique suffisante de llins- tallation d'antennes avec des moyens r^duits, il est particuliè remuent utiledans une forme de réalisation de l'installation d'antennes suivatlt liention Siles quatre appuis sont placés sur un cadre proche du sol dressé parallèlement à la surface du sol qui repose par des roulettes sur des rails circulaires entièrement ou artiellement fermés. Pour la desserte de régions se trouvant à des distances différentes, l'angle de pointage de l'installation d'antennes peut être modifié c-n-faisant varier par un déphaseur dans l'une des lignes d'alimentation l'angle de phase entre l'onde rayonnée par les antennes supérieures d'une part, et celle des antennes inférieures d'autre part, une ligne d'alimentation étant toujours commune à deux antennes montées côte-à-c8te. Les éléments autoporteurs d'antenne peuvent être de préférence des corps coniques creux. les supports peuvent de préférence être réalisés sous forme de poutres creuses à l'intérieur desquelles sont disposées les lignes d'alimentation des- dipoles. Les appuis en revanche sont construits de préférence sous forme de tours en treillis. Les régions d'antennes juxtaposées excitées à une longueur d'onde déterminée doivent être écartées d'environ une longueur d'onde, les régions excitées d'antennes superposées d'environ 7/10 de longueur d'onde, tandis que les régions excitées des antennes inférieures doivent avoir une distance du sol de 7/10 de longueur d'onde. Les dessins joints représentent un exemple de réalisation d'une installation d'antennes suivant l'invention. Fig. 1 montre une vue de profil, la Fig. 2 une élévation et la Fig. 3 une vue de face de l'installation d'antennes. Sur le sol 1 repose un rail circulaire fermé 2 sur lequel est placée une plate forme trapézoldale 3 de manière à pouvoir tourner. Celle-ci porte quatre appuis 4 à 7 pouvant être construits comme des tours en treillis. Ils portent quatre supports 8 à 11. réalisés sous forme de poutres creuses sur lesquels sont fixés d s di:?Aes rés minces 2nk polarisation horizontale 12 à 51 ayant 2' fon-î de orp coniques creux. Les directions longitudina- les des antennes ; c'est-à-dire les directions longitudinales des supports 8 à 11 se coupent en un point proche du sol dont les dipoles les plus longs des antennes sont plus éloignés que les dipoles les plus courts. Pour la clarté du dessin on n'a dessiné qu'une partie des dipoles. Les lignes d'alimentation des antennes partent d'un joint tournant 52 pour une ligne coaxiale passant à travers une entretoise transversale de la platsforme 3 en forme dc cadre. entre le joint tournant 52 et les points d'alimentation des antennes est disposé un déphaseur 53 permettant de compenser les différences de longueur des lignes alimentant les paires inférieure ou supérieure d'antennes lors de l'alimentation avec la même phase. Pour un basculement vertical du lobe dc rayonnement de l'installation d'antenne on peut modifier par le déphaseur 53 les angles de phase entre les ondes rayonnées par les antennes supérieures d'une part, et inférieures d'autre part. Sur la Fig. 3 les lignes d'alimentation ne sont pas représentées. Entre le joint tournant 52 et le déphaseur 53 se trouve encore une boucle de symétrisation compensée. Du déphaseur 53 des lignes symétriques par rapport à la terre 54 et 55 pour la paire supérieure d'antennes w-t 56 et 57 pour la paire inférieure conduisent à une dérivation 58 d'où les lignes 54' , 56' conduisent à la paire d'antennes disposée à gauche sur la Figure 3, et les lignes 55', 57' à la paire d'antennes à droite. Dans la région des dipoles longs leur espacement et leurs distances par rapport au sol sont plus grands que dans la région d+s dipoles courts, et ceci d'une manière telle que les distances des dipoles excités sont, indépendamment de la fréquence,à peu près constantes par rapport à la longueur d'onde d'excitation. De ce fait, la caractéristique de rayonnement est pratiquement indépendante de la fréquence. En calculant l'antenne par exemple pour un émetteur de radiodiffusion avec une puissance porteuse de 500 kW fonctionnant dans une gamme de 5,95 à 26,1 11Hz, on peut obtenir un gain d'en- viron 20 dB par rapport à une antenne isotrope. Avec uneali- mentation en phase des paires supérieure et inférieure d'antennes on peut obtenir une caractéristique de rayonnement semblable à celle d'antennes à rideau. Le lobe principal présente alors un angle d'élévation d'environ 12,50 , optimal pour la desserte à moyenne et grande distances. Pour la couverture de régions proches un basculement du diagramme vertical est possible en alimentant les deux antennes supérieures avec un retard de phase de 900 ou de 135 par rapport aux antennes inférieures.Les diagrammes verticaux qui en résultent ne présentent pas de zéros ou de minimas profonds, de sorte qu'ils conviennent bien pour la tâche de couverture. En dehors de la possibilité de basculement vertical de faisceau et de l'indépendance de fréquence extraordinairement bonne du diagramme de rayonnement, l'installation d'antennes a l'avan- tage additionnel par rapport aux antennes à rideau que l'aptitude au, fonctionnement reste maintenue mme en cas de givrage important. Malgré son besoin réduit de terrain, l'installation d'antennes suivant l'invention présente une combinaison étonnante d'avantages comme la possibilité de desserte de directions azimutales quelconques en raison de la possibilité de rotation, la possibilité de desserte de régions proches et éloignées en raison de la possibilité de basculement vertical du faisceau, le gain élevé avec un diagramme de rayonnement largement indépendant de la fréquence et les bonnes caractéristiques de largeur de bande basées sur l'utilisation d'antennes logarithmiques périodiques. Par rapport aux antennes à fils logarithmiques périodiques, il faut souligner la superficie beaucoup plus faible du terrain nécessaire, les coûts des terrains étant partout en augmentation. REVENDICATIONS 1. Installation tournante d'antennes avec une pluralité de dipÔles pour la radiodiffusion en ondes courtes par onde d'espace et à l'aide d'un émetteur de grande puissance, avec possibilité de rayonnement dans une plage de fréquences étendue, caractérisée par quatre antennes logarithmiques-périodiques dont les éléments d'antenne sont autoporteurs et qui sont maintenus par quatre supports (8 à 11) alignés dans la direction longitudinale des antennes, reposant par paires juxtaposées et superposées sur quatre appuis (4 à 7) portés par une plateforme pouvant tourner. 2. Installation d'antennes suivant la revendication 1 caractérisée par le fait que les antennes sont des antennes dipoles logarithmiques - périodiques connues à polarisation horizontale. 3. Installation d'antennes suivant revendication 1 ou 2 caractérisée par le fait que les directions longitudinales des supports (8 à 11) sont orientées essentiellement en rayons partant d'un point proche du sol, les antennes dans les régions des dipoles courts (21, 31, 41, 51) étant plus resserrées et plus proches du sol (1) que dans la région des dipoles longs (12, 22, 32, 42). 4. Installation d'antennes suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que les quatre appuis (4 à 7) sont placés sur un cadre proche du sol (plateforme 3) dressé parallèlement à la surface du sol qui repose par des roulettes sur des rails circulaires (2) entièrement ou partiellement fermés. 5. Installation d'antennes suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que l'angle de phase entre les ondes rayonnées par les antennes supérieures d'une part, et par les antennes inférieures d'autre part est réglable par un déphaseur (53) dans l'une des lignes d'alimentation (54, 55 ou 56, 57) commune à chaque paire antennes juxtaposées. 6. Installation d'antennes suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les dipoles (12 à 51) sont des corps coniques creux. 7. Installation d'antennes suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les supports (8 à 11) ont réalisés sous forme de corps creux. 8. Installation d'antennes suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les appuis (4 à 7) sont construits sous forme de tours en treillis. 9. Installation d'antennes suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les régions d'antennes juxtaposées excitées à une longueur d'onde déterminée sont écartées d'une longueur d'onde environ. 10. Installation d'antennes suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que des régions d'antennes superposées excitées à une longueur d'onde donnée sont écartées d'environ 7/10 de longueur d'onde. 11. Installation d'antennes suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les régions des antennes inférieures excitées à une longueur d'onde déterminée ont une distance du sol d'environ 7/80 de longueur d'onde.