Brevet FR2293081A1 — publié le 19760625

La présente invention concerne des groupements d'antennes découplées les unes par rapport aux autres. Une solution simple pour éviter que des interférences radio électriques M se produisent entre des antennes d'un même groupement d'antennes est de sQustraire au moyen de filtres, chaque antenne aux influences des fréquences inddsitées. Ce procédé devient inefficace lorsque les émetteurs ou les récepteurs relatifs à des antennes voisines les unes dea autres sont accordés sur'des fréquences trop rpprochées. Une autre solution simple consiste à espacer suffisamment les antennes, mais une limitation apparat très vite en raison, d'une part des pertes ohmiques dans les cibles d'alimentation et, d'autre part, de l'espace disponible pour ces antennes, espace qui est d'ailleurs très réduit dans le cas des stations montées sur véhicules. Une autre solution consiste à neutraliser le couplage radioélectrique entre les antennes au moyen d'une boucle de neutrodynage destinée à compenser le signal d'interférence mutuelle par un signal qui doit autre en permanence de même amplitude et en opposition de phase. La réalisation d'un tel système est complexe, difficile à mettre au point et par canséquent cotteure. La présente invention a pour objet a'éviter les inconvénients des trois solutions précitées. Ce résultat est obtenu par un choix convenable, d'une part de l'alimentation des éléments rayonnants de chaque antenne et, autre part, des positions des antennes les unes par rapport aux autres. Selon l'invention, un groupement d'antennes est caractérisé en ce qu'il comporte : une première antenne dont le diagramme .de rayonnement présente un plan d'amplitude nulle ; et une deuxième antenne qui est placée de telle manière que le champ électromagnétique total quelle reçoit de ladite première antenne soit nul. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaitront à l'aide de ladescription ci-après et des figures s'y rapportant, qui représentent - ives figures 1 à 5 des groupements, selon l'invention, de deux antennes - les figures 6 et 7 des groupements, selon l'invention, de trois antennes - la figure 8 un groupement, selon l'invention, de trois antennes dont deux sont associées pour former une antenne omnidirec tionnelle ; - la figure 9 un groupement, selon l'invention, de quatre antennes - la figure 10 une variante au groupement de la figure 6. Sur les différentes figures les éléments correspondants sont repérés par les mêmes symboles. Sur la figure 1,qui est une vue schématique en perspective, un émetteur, E , est relié par un cible d'alimentation (feeder dans la littérature anglo-saxonne), F , à l'accès commun A , d'un symétriseur S dont les deux accès en opposition de phase, B et C , sont respectivement réunis, par deux cibles d'alimentation, 3 , 4 , à deux éléments rayonnants, 1 , 2. Les câbles 3 , 4 , disposés de part et d'autre du symétriseur S , ont m8me longueur et meme axe et les éléments rayonnants, 1 , 2 , sont parallèles entre eux. D'autre part, un récepteur R , proche de l'émetteur E , est relié par un câble d'alimentation 6 à une antenne , 5 , comportant un seul élément rayonnant qui est placé h équidistance des éléments rayonnants 1 et 2. Le dispositif symétriseur est du type de ceux qui, lorsqu'ils sont alimentés sur leur accès commun, A , fournissent sur leurs deux autres accès B et C des signaux de mêmes amplitudes et de phases opposées et qui, lorsqu'ils sont alimentés simultanément sur leurs deux accès B et C , fournissent sur leur accès commun un signal proportionnel à la différence vectorielle des signaux d'entrée. Dans le cas particulier où les signaux d'entre sur les accès B et C sont égaux et en phase, le signal sur l'accès commun, Â , a une valeur nulle ; ainsi le diagramme de rayonnement de l'antenne de l'émetteur E présente-t-il un plan d'amplitude nulle, P , qui est le plan médiateur des centres de phase des éléments rayonnants 1 et 2.L'antenne 5 qui se trouve dans ce plan d'amplitude nulle, c'est-à-dire qui reçoit des éléments rayonnants 1 et 2 des signaux qui s'annulent, est découplée de l'émetteur E. D'après le principe de réciprocité, le mame découplage est obtenu si on permute-l'émetteur E et le récepteur R de la figure 1. En effet les éléments rayonnants 1 et 2 reçoivent alors de l'antenne 5 des signaux égaux en amplitude et en phase, le signal résultant sur l'accès commun Â du symétriseur S est donc mi. D'autres groupements d'antennee peuvent être réalisés sur le même principe, les figures 2 à 10 en sont quelques illustrations. Sur ces figures les antennes dont l'alimentation des éléments rayonnants est quelconque sont représentées par un ensemble d'éléments rayonnants dont les bases sont reliées par un simple trait ; les antennes comportant des éléments rayonnants reliés par un ensemble composé de deux tronçons de cible séparés par un parallélogramme portant les signes "++" ou "±" , sont respectivement des antennes dont le ou les éléments rayonnants reliés à un côté du parallélogramme sont alimentés en phase ou en opposition de phase par rapport à ceux reliés au côté opposé du parallélogramme ; les rectangles portant les signes "++" et "±" symbolisent donc respectivement des coupleurs équiphase classiques et des dispositifs symétriseurs classiques.Les antennes comportant de tels dispositifs seront, dans ce qui saint, appelées antennes à coupleur éqaiphase et antennes à symétriseur. La figure 2 représente deux antennes à symétriseur , t , 2 , 8 et 11 , 12 , S1 ; l'antenne Il , i2 , SI est placée dans le plan d'amplitude nulle P correspondant au diagramme de rayonnement de l'antenne 1 , 2 , S ; ainsi les éléments rayonnants Il et 12 soet-ilQ chacun découplés de l'antenne 1 , 2 , 8 et de ce fait les deux antennes sont découplées l'une par rapport à l'autre.I1 est à noter que, pour réaliser ce découplage, il est seulement nécessaire, corme c'est le cas sur la figure 2 , que l'un. des deux antennes soit dans le plan d'amplitude nulle du diagramme de rayonnement de l'autre antenne, mais bien entennu, l'antenne 1 , 2 , S pourrait également outre disposée dans le plan d'amplitude nulle, P1 , du diagramme de rayonnement de l'antenne 11 , 12 , S1 .Il est facile de voir que pour découpler trois antennes à synétriseur il faudrait que chacune d'au soins deux de ces antennes soit placée dans le plan d'amplitude mille des deux autres de ces trois antennes ; sur la figure 9 appa- raîtra, entre autres, un groupement de trois antennes à symétriseur. La figure 3 contre cossent une antenne 7 dont l'alimentation des éléments rayonnants 13 , 14 , 15 est quelconque, peut Outre découplée par rapport à une antenne à symétriseur : il suffit pour cela que chacun des éléments rayonnants de l'antenne 7 soit contenu dans le plan d'amplitude nulle, P , du diagramme de rayonnement de l'antenne à symétriseur. En effet l'antenne 7 , dont chacun des éléments rayonnants est découplé par rapport à l'antenne 1 , 2 , S est donc découplée par rapport à cette dernière. La figure 4 montre comment une antenne à symétriseur 1 , 2 , S et une antenne à coupleur équiphase 21 ,22 , D peuvent etre découplées entre elles en plaçant l'antenne à coupleur équiphase de manière que son diagramme de rayonnement soit symétrique par rapport à l'une des droites qui, telle la droite NH de la figure 4 , d'une part sont contenues dans le plan d'amplitude nulle du diagramme de rayonnement de l'antenne à symétriseur et d'autre part coupent le segment joignant les centres de phase des éléments rayonnants de l'antenne à symétriseur. En effet, le signal reçu par l'élément rayonnant 1 de l'élément rayonnant 21, est égal à celui qui est reçu par l'élément rayonnant 2 de l'élément rayonnant 22, de mOrne que le signal produit par 21 sur 2 est égal à celui produit par 22 sur 1 ; il en résulte donc, comme il a été vu à l'occasion de la figure 1 , un signal nul sur l'entrée commune, non représentée, du symétriseur, ce qui prouve que l'antenne à symétriseur est découplée de l'antenne à coupleur équl- phase et, d'après le principe de réciprocité, que l'inverse est également vrai. Il est à noter que, dans la mesure où l'antenne à coupleur équiphase de la figure 4 serait remplacée par une antenne présentant seulement une symétrie par rapport à.un point, ce point devrait être oonfondu avec le point d'intersection, E , du plan d'amplitude nulle du diagramme de rayonnement de l'antenne à symétriseur et du segment Joignant les centres de phase des éléments rayonnants de l'antenne à symétriseur. De mOrne que, dans la mesure où l'antenne à coupleur équiphase présenterait seulement une symétrie par rapport à un plan, ce plan devrait être confondu avec le plan d'amplitude nulle du diagramme de rayonnement de 1' antenne à symétriseur. La figure 5 montre un groupement formé par une antenne à symétriseur, 1 , 2 , S et par une antenne, 9 , comportant deux parties reliées entre elles par une liaison symbolique, 8 , qui signifie que ces deux parties sont destinées à être branchées sur un même émetteur ou sur un même récepteur. Ces deux parties, 7 et 21 , 22 , D , correspondent aux antennes portant ces mêmes références dans les figures 3 et 4 et sont disposées de manière identique par rapport au plan d'amplitude nulle, P , de l'antenne à symétriseur faisant partie du groupement. Ainsi l'antenne 9 qui comporte deux parties découplées par rapport à l'antenne à symétriseur t , 2 , S , est découplée par rapport à cette dernière antenne. Les figures 6 à 8 montrent des groupements de trois antennes dans lesquels deux antennes sont des antennes i symétriseur. Sur ces trois figures les deux antennes à symétriseur portent les mOrnes références et sont disposées de la même façon que les antennes à symétriseur de la figure 2 , à la différence près, pour la figure 8, que chacune des antennes à sgmétriseur est dans le plan d'amplitude nulle du diagramme de rayonnement de l'autre ; comme cela a été montré à l'aide de la figure 2 , deux antennes à symétriseur ainsi disposées sont découplées entre elles. Sur la figure 6 la troisième antenne, 5 , qui est une antenne constituée par un seul élément rayonnant, se trouve à 'intersection des plans, P et Pt , d'amplitude nulle des diagrammes de rayonnement des deux antennes à symétriseur. ainsi la troisième antenne, 5 , est découplée par rapport à chacune des deux antennes à symétriseur, comme l'antenne 5 de la figure 1 était découplée par rapport à l'an tenne à symétriseur ; les trois antennes de la figure 7 sont donc découplées entre elles. Sur la figure 7 la troisième antenne, 21 , 22 , D est une antenne à coupleur équiphase disposée, vis à vis de chacune de deux antennes à symétriseur, comme dans la figure 4 , ce qui fait que l'antenne à coupleur équiphase admet l'intersection XX des plans d'amplitude nulle des diagrammes de rayonnement des deux antennes à symétriseur comme axe de symétrie de son propre diagramme de rayonnement. La troisième antenne est donc découplée par rapport aux deux autres et les trois antennes sont découplées entre elles. Sur la figure 8 les deux antennes à symétriseur, 1 , 2 , S et 11 , 12 , S1 , qui sont , comme indiqué ci-avant, chacune, disponées dans le plan d'amplitude nulle du diagramme de rayonnement de l'autre, sont associées pour former une première antenne omnidirection nielle, A cette fin elles sont respectivement réunies aux deux premiers accès d'un coupleur-déphaseur H dont le troisième accès, E , constitue l'accès commun destiné à être relié à un émetteur ou à un récepteur. Le coupleur-déphaseur H fournit le couplage voulu en amplitude et en phase pour obtenir le diagramme omnidirectionnel ; dans le cas, par exemple, où les deux antennes à symétriseur sont identiques, à un signal sur l'accès commun correspondent sur les deux autres accès des signaux d'amplitude égale mais en quadrature. Une telle disposition permet d'améliorer le rayonnement utile par rapport à celui de l'antenne omnidirectionnelle correspondante constituée par un seul élément rayohnant.Une seconde antenne omnidirectionnelle, formée par un simple élément rayonnant, est disposée à l'intersection des plans d'amplitude nulle des diagrammes de rayonnement relatifs aux deux antennes à symétriseur ; cette seconde antenne qui est, du fait de sa position, découplée par rapport à chacune des deux antennes à symétriseur de la première antenne omnidirectionnelle est donc, par là même, découplée par rapport à la première antenne omnidirec tonnelle. La figure 9 représente un groupement de quatre antennes dont les trois premières, "1 , 2 s S" , "11 , 12 , S1" , et "31 , 32 , S2" , sont des antennes à symétriseur et dont la quatrième est formée par un élément rayonnant unique, 5. Le découplage entre les antennes à symétriseur s'obtient en disposant au moins chacune de deux de ces trois antennes dans les plans d'amplitude nulle relatifs aux diagrammes de rayonnement des deux autres de ces trois antennes à symétriseur ; ceci conduit, entre autre, à disposer les plans d'amplitude nulle des diagrammes de rayonnement des trois antennes selon les trois faces d'un trièdre trirectangle oxyz.La seule position assurant le découplage de la quatrième antenne par rapport aux trois autres est alors le sommet O de ce trièdre trirectangle ; c'est la pooition qu'cccupe l'antenne 5 sur la figure 9. Sur les figures précédentes les antennes à symétriseur de même que celles à coupleur équiphase ont été représentées avec chacune deux éléments rayonnants situés dans un mEme plan et parallèles entre eux ; il est bien évident, que dans ce plan, les deux éléments rayonnants peuvent être inclinés d'angles ayant mEme valeur absolue mais des signes contraires. De telles dispositions peuvent être intéres sanies lorsque, par exemple, des problèmes de place se posent pour l'installation d'un groupement d'antennes. La figure 10 illustre une réalisation avec éléments rayonnants inclinés ; le groupement d'antennes qui y est représenté correspond à celui de la figure 6 dans lequel les éléments rayonnants 1 et 2 auraient été inclinés respectivement d'angles +a et -a tout en restant dans leur meme plan commun et dans lequel les éléments rayonnants 1 1 et 12 auraient été inclinés respectivement d'angles +b et -b tout en restant dans leur m8me plan commun. Les figures qui ont été décrites ne représentent que quelques unes des possibilités qu'offre l'invention pour réaliser des groupements d'antennes découplées. Fn particulier les antennes à symétriseur et à coupleur équiphase qui, sur les schémas, ont été représen- tées avec seulement deux éléments rayonnants, peuvent comporter un nombre supérieur d'éléments rayonnants mais ce qui est nécessaire, c' est que les diagrammes de rayonnement conservent un plan d 'ampli- tude nulle pour les antennes à symétriseur et une symétrie par rapport à un point, une droite ou un plan pour les antennes à coupleur équiphase ; s'il n'en est pas ainsi pour une de ces antennes elle doit outre considérée comme une antenne dont l'alimentation des éléments rayonnants est quelconque, comme par exemple l'antenne 7 de la figure 3. REVENDICATIONS 1. Groupement d'antennes découplées, caractérisé en ce qu'il comporte : une première antenne dont le diagramme de rayonnement présente un plan d'amplitude nulle et une deuxième antenne qui est placée de telle manière que le champ électromagnétique total qu'elle reçoit de ladite première antenne soit nul. 2. Groupement d'antennes selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte une troisième antenne dont le diagramme de rayonnement présente un plan d'amplitude nulle, en ce que ladite troisième antenne est placée de telle manière que son plan d'amplitude nulle soit orthogonal à celui relatif à ladite première antenne et que son diagramme de rayonnement admette le plan d'amplitude nulle relatif à la première antenne comme plan de symétrie et en ce que ladite deuxième antenne est également placée de telle manière que le champ électromagnétique total qu'elle reçoit de ladite troisième antenne soit nul. 3. Groupement d'antennes selon la revendication 2 , caractérisé en ce qu'il comporte une quatrième pantenne dont le diagrammes de rayonnement présente un plan d'amplitude nulle, en ce que ladite quatrième antenne est placée de telle manière que son plan d'amplitude nulle soit orthogonal à ceux relatifs auxdites première et troisième antennes et que son diagramme de rayonnement admette lesdits plans relatifs aux première et troisième antennes comme plans de symétrie et en ce que ladite deuxième antenne est également placée de telle manière que le champ électromagnétique total qu'elle reçoit de ladite quatrième antenne soit nul. 4. Groupement d'antennes selon la revendication 1 , dans lequel ladite première antenne comporte deux groupes d'éléments rayonnants situés de part et d'autre de son plan d'amplitude nulle et présentant chacun un centre de phase, et dans lequel ladite deuxième antenne a un diagramme de rayonnement symétrique par rapport à une droite, caractérisé en ce que ladite droite est contenue dans le plan d'amplitude nulle relatif à ladite première antenne et coupe le segment joignant les centres de phase relatifs aux groupes d'éléments rayonnants de cette première antenne. 5. Groupement d'antennes selon la revendication 4 , caractérisé en ce que ladite deuxième antenne est une antenne comportant deux ensembles rayonnants identiques alimentés avec la mime phase et la mOrne amplitude et disposés de façon symétrique par rapport à ladite droite0 6. Groupement d'antennes selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte également des éléments rayonnants disposés dans le plan d'amplitude nulle relatif à ladite première antenne et couplés à ladite deuxième antenne. 7. Groupement d'antennes selon la revendication 1, caractérisé en ce que, afin de réaliser une antenne omnidirectionnelle, ladite deuxième antenne est identique à ladite première antenne, lesdites première et deuxième antennes sont, chacune, disposées dans le plan d'amplitude nulle relatif à 1' autre, ledit groupement comporte un coupleur déphaseur présentant deux accès couplés à un troisième accès et lesdites première et deuxième antennes sont respectivement reliées audits deux accès. 8* Groupement d'antennes selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte une troisième antenne formée par un simple élément rayonnant constituant une autre antenne omnidirectionnelle et en ce que ladite troisième antenne est située à l'intersection des plans d'amplitude nulle desdites -première et deuxième antennes. 9. Station, caractérisée en ce qu'elle comporte su moins un groupement d'antennes selon llune des revendications précédentes.