Brevet FR2316762A1 — publié le 19770128

La présente invention concerne un élément tubulaire destiné à la réalisation d'antennes multibande pour ondes courtes, et muni d'un ou de plusieurs circuits bouchons permettant une subdivision longitudinale en fonction des résonnances désirées. Les antennes multibande pour ondes courtes jusqu'ici connues, qui sont réalisées sous forme d'antenne à faisceau dirigé tournant (Yagi) ou d'antenne omnidirectionnelle, sont construites en éléments tubulaires en métal léger, dont la dimension longitudinale correspond à une moitié ou à un quart de longueur d'onde électrique. Cette forme de construction connue conduit à de trop grandes dimensions et à un poids trop élevé. En particulier, pour le bas de gamme des hautes fréquences concernées, l'antenne mul- tibande à faisceau dirigé tournant, de structure linéaire traditionnelle, prend de trop grandes dimensions. Par exemple, une antenne à faisceau dirigé tournant, à deux bandes, pour les bandes radio de 40 mètres et de 80 mètres, nécessitewit une longueur d'éléments d'environ 40 mètres et ainsi exigerait de maintenir libre une surface de rotation de plus de 1300 m2. En plus du problème de la surface d'installation nécessaire, des difficultés résultent des grandes dimensions lors de la réalisation et du montage.Pour des raisons de solidité, une réalisation particulièrement stable est nécessaire, ce qui complique encore l'installation et ltentraSnement en rotation de l'antenne et conduit à un cotit d'autant plus élevé De telles antennes multibande pour ondes courtes sont par conséquent non rentables et pratiquement inutilisables pour des services radio commerciaux et pour l'émission d'amateur. Il est déjà connu de diminuer l'étendue d'un élément d'antenne par le fait qu'unie bande métallique jouant le racle de conducteur, présentant la longueur nécessaire, est enroulée hé licoidalement sur un tube support isolant en fibres de verre (Brevet américain NO 3.683.393). Dans ce cas, le tube support de l'élément est réalisé d'une seule pièce et est aminci à ses deux extrémités. La réalisation du tube support se complique donc, et de plus l'enroulement de la bande métallique et sa fixation pour empêcher un glissement sur le tube support légèrement conique sont plus difficiles.Mais en particulier, il s'agit, dans le cas de l'élément d'antenne connu, d'une antenne à bande étroite ou d'une antenne à une seule bande, de sorte que, pour chaque bande de fréquences utilisée, une antenne particulière est nécessaire, ce qui aggrave le cotit. La même chose vaut aussi pour des antennes non enroulées munies de bobines de raccourcissement. L'invention a pour but de fournir une antenne multibande de grande puissance et un élément tubulaire approprié pour sa réalisation, qui conduise, pour une réalisation et une possibilité de montage simples, à des dimensions et à un poids relativement faibles, de sorte que l'antenne convienne, même en bas de gamme, aux hautes fréquences des services radio commerciaux et de l'émission d'amateur. 3n vue de la solution de ce problème, on part d'un élément tubulaire, muni d'un ou de plusieurs circuits bouchons, et qui, conformément à l'invention, est caractérisé par le fait que le conducteur est une bande plate, qui est enroulée hélicoda- lement sur un tube support isolant en matière plastique Grâce à cette réalisation, on obtient une antenne multibande de dimensions sensiblement plus faibles qu'avec la structure linéaire à tubes en métal léger. Ainsi par exemple, une antenne à faisceau dirigé tournant, à deux tandes, pour les bandes radio de 40 mètres et de 80 mètres ne nécessite qu'une surface de rotation libre extrêmement faible (environ 230 m2).En outre, une bande plate en métal possède, ainsi qu'il est désiré, une surface conductrice relativement élevée, et peut être enroulée de façon serrée sans difficultés de la manière prévue sur le support, de sorte que le conducteur ne glisse pas sur le support, et l'enroulement est ainsi fixé. Le tube en matière plastique, utilisé en tant que support, est relativement léger et simple à former et à usiner, de sorte que les antennes multibande selon l'invention peuvent être bon marché, réalisées et montées sans problèmes, et éventuellement disposées. également de façon à pouvoir tourner. De plus, l'avantage lié à l'intensité de champ élevées pour l'émission et la réception et la possibilité d'éviter la réception d'émetteurs indésirables qui se produit avec des largeurs de bande plus grandes, deviennent également applicables aux bras de gamme des hautes fréquences. Dans une forme de réalisation appropriée, le tube support est en fibres de verre. Ce matériau peut être facilement formé et usiné de la façon nécessaire, procure un isolement irréprochable et conduit, pour des colts relativement faibles, à une construction stable. Selon une autre réalisation convenable, l'élément tubulaire est subdivisé en tronçons de tube, qui sont introduits les uns dans les autres par leurs extrémités adjacentes présentant des diamètres différents et sont réunis entre eux. La structure de l'élément tubulaire en tronçons courts est avantageuse pour la fabrication et l'expédition, et procure en particulier la possibilité d'assembler sur place selon les besoins un nombre différent de tronçons de tube identiques en éléments tubulaires ou éléments d'antenne de longueurs différentes. De façon appropriée, les tronçons de tube, dans le cas de cette réalisation, sont réunies entre eux par soudage. Ce soudage à froid ou ce collage peut, dans le cas d'un matériau tel que des fibres de verre, entre effectuée sur place sans difficultés, et conduit à une liaison homogène entre les tronçons de tube, de sorte qu'après le soudage l'élément tubulaire assemblé peut être considéré comme étant d'une seule pièce et présente de ce fait une solidité élevée. Dans une configuration particulièrement convenable, les circuits bouchons sont disposés aux endroits de liaison entre des tronçons de tube adjacents, le condensateur du circuit bouchon est formé par les extrémités des conducteurs s'étendant dans la zone de recouvrement des tronçons de tube et l'extrémité n- termédiaire, agissant comme diélectrique, du tronçon de tube de plus grand diamètre. Dans ce cas, le condensateur est une partie de l'élément tubulaire, que l'on obtient pratiquement sans frais supplémentaires. Grâce au caractère unitaire mécanique, on obtient une stabilité plus élevée que dans le cas d'unités séparées assemblées après coup. En outre, dans le cas de conducteurs hélicoIdaux sous forme de bande plate, la capacité du condensateur peut être adaptée aux exigences respectives par le fait que les tronçons de tube adjacents sont tournés l'un par rapport à l'autre avant leur fixation définitive, afin d'amener les deux extrémités de conducteur plus ou moins en recouvrement radial entre elles. Au reste, la surface de con densateur active peut être réglée par introduction plus ou moins grande d'un tronçon de tube dans l'autre tronçon. Dans une telle réalisation, il peut être avantageux que l'extrémité de conducteur du tronçon de tube de plus petit diamètre dans la zone de chevauchement soit une plaque métallique courbée de façon appropriée, disposée à la périphérie interne de ce tronçon de tube. Grâce au déplacement de l'extrémité de conducteur concernée dans le tube interne, c'est non seulement la paroi du tronçon de tube extérieur, mais aussi la paroi du tronçon de tube interne, qui jouent le r81e de diélectrique entre l'électrode interne et l'électrode externe, de sorte que la résistance au claquage du condensateur est accrue en consé quence. Simultanément, grâce à la transition du conducteur enroulé à la plaque métallique, une surface de condensateur suffisante est garantie sur l'électrode interne. De manière correspondante, l'extrémité de conducteur du tronçon de tube de plus grand diamètre peut également être une plaque courbée, qui est adjacente à la périphérie extérieure de ce tronçon de tube. Une telle réalisation, dans laquelle les -deux électrodes sont formées par des plaques métalliques, conduit à un condensateur de capacité accrue. Des exemples de réalisation de l'invention sont expliqués ci-après à l'aide de dessins schématiques, donnés à titre d'exemple, et sur lesquels - la figure 1 est une partie d'un- élément tubulaire avec un endroit de liaison entre deux tronçons de tube ;; - la figure 2 représente les extrémités de dieux tronçons de tube avant l'assemblage en un endroit de liaison, auquel est prévu un circuit bouchon - la figure 3 représente les extrémités embossées l'une dans loutre des tronçons de tube selon la figure 2, qui forment un condensateur - la figure 4 représente la disposition selon la figure 3 avec une bobine à tore de ferrite entourant l'endroit de liaison - la figure 5 est une antenne à faisceau dirigé à deux bandes pour les bandes de radio-amateur de 40 mètres et de 80 mètres ; - la figure 6 est une antenne omnidirectionnelle à trois bandes pour les bandes de radio-amateur de 20 mètres, 40 mètres et de 80 mètres ;; - la figure 7 montre, dans une représentation correspond dans à la figure 2, une modification en vue de l'obtention d'une résistance au claquage accrue du condensateur - la figure 8 représente une modification par rapport à la figure 7 en vue de l'obtention également d'une capacité de condensateur accrue - la figure 9 est une représentation correspondant à la figure 4, dans laquelle la bobine à tore est remplacée par une bobine à air - la figure 10 est une antenne dipôle verticale avec alimentation coaxiale - la figure 11 est une antenne verticale selon la figure 10 avec alimentation horizontale ; et - la figure 12 est une antenne dipôle horizontale avec alimentation verticale. Sur la figure 1 un élément tubulaire 1 comporte un tron çon de tube 2 de plus grand diamètre et un tronçon de tube 3 de plus petit diamètre, qui est inséré dans le tronçon de tube 2. Les deux tronçons de tube 2 et 3 sont en fibres de verre et sont soudés ensemble dans la position représentée. Sur le tronçon de tube 2 est enroulé hélicoidalement un conducteur 4, et de façon correspondante, le tronçon de tube 3 porte un conducteur 5. Les deux conducteurs 4 et 5 se terminent à un écartement correspondant à la profondeur d'insertion du tronçon de tube 3 en avant du cssté frontal du tronçon de tube associé et sont réunis entre eux par une bande de métal 6. Comme représenté, la bande de métal 6 est fixée par des vis 7 et des écrous 8. Les vis 7 sont fixées aux tronçons de tube 2,3, respectivement et traversent les conducteurs 4,5, respectivement, qui sont maintenus de façon à ne pas pouvoir glisser sur les tronçons de tube. Selon la figure 2, les conducteurs 4 et 5 sont amenés par leurs extrémités 4', 5', respectivement, au delà des vis 7 Jus- qu'à proximité du cté frontal du tronçon de tube associé 2,3, respectivement. Par conséquent, ces extrémités de conducteur 4' et 5' se recouvrent après introduction du tronçon de tube 3 dans le tronçon de tube 2, comme le montre la figure 3. Les extrémités de conducteur 4' et 5' constituent alors dans la zone de recouvrement A un condensateur 9, dont les surfaces actives d'électrode sont déterminées par le recouvrement radial des extrémités de conducteur 4' et 5', la paroi du tronçon de tube externe 2 dans la zone de recouvrement A formant le diélectrique intermédiaire. Selon la figure 4, dans la disposition définitive, le condensateur 9 est entouré par une bobine 10 à tore de ferrite, qui comporte un tore de ferrite 71 autour duquel est bobiné l'nroulement 12. Comme représenté, l'enroulement 12 est raccordé par les vis 7 et les écrous 8 aux deux conducteurs adjacents 4 et 5. De cette manière, le condensateur 9 et la bobine 10 à tore de ferrite constituent un circuit bouchon 13, qui subdivise l'élément tubulaire 1 en un élément multibande, dans lequel les résonances et le déphasage de courant voulus sont obtenus. il faut remarquer que tous les circuits bouchons 13 éventuellement prévus sont disposés aux endroits de liaison entre les tronçons de tube adjacents 2,3, qui présentent par conséquent, compte tenu de leur diamètre et du pas d'enroulement des conducteurs, des longueurs appropriées.Comme le montre la figure 1, l'élément tubulaire 1 peut encore être subdivisé entre les circuits bouchons, ces endroits de liaison étant réalisés sans circuit bouchon ou condensateur et bobine d'induction. Dans le cas de l'antenne à faisceau dirigé selon la figure 5, sont prévus trois éléments pour la bande des 40 mètres et deux éléments pour la bande des 80 mètres. L'élément tubulaire 15 se compose d'un tronçon de tube médian 16 de plus grand diamètre et de deux tronçons de tube latéraux 17 et 18 de plus petit diamètre, qui sont reliés au tronçon de tube médian 16, des circuits bouchons 13 étant prévus aux endroits de liaison. Le tronçon de tube médian 16 agit comme réflecteur pour la bande des 40 mètres et est isolé par le circuit bouchon 13 des tronçons de tube latéraux 17 et 18 sur cette bande. L'élément tubulaire 19 est l'élément alimenté pour la bande des 40 mètres.L'élément tubulaire 20 se compose, comme l'élément tubulaire 15, d'un tronçon de tube médian 21 de plus grand diamètre et de deux tronçons de tube latéraux 22 et 23 de plus pe tit diamètre, qui sont réunis au tronçon de tube médian 21, des circuits bouchons 13 étant prévus aux endroits de liaison. Le tronçon de tube médian 21 agit comme directeur pour la bande des 40 mètres et est isolé par les circuits bouchons 43 des ton- çons de tube latéraux 22 et 23 sur cette bande. Dans le cas du fonctionnement dans la bande des 80 mètres, le tronçon de tube médian 16 de l'élément tubulaire 15 est allongé électriquement par l'intermédiaire des bobines des circuits bouchons 13 autour des tronçons de tube latéraux 17 et 18, de sorte que l'élément tubulaire 15 puisse alors être utilisé comme élément alimenté. De façon correspondante, le tronçon de tube médian 21 de l'élé- ment tubulaire 20 est allongé grace aux bobines des circuits bouchons 13 autour des tronçons de tube latéraux 22 et 23, de sorte que l'élément tubulaire 20 puisse être utilisé comme directeur sur la bande des 80 mètres. L'antenne omnidirectionnelle à trois bandes selon la figure 6 comporte un élément tubulaire disposé verticalement 25 se composant d'un tronçon de tube inférieur 26, d'un tron çon de tube médian 27 de plus petit diamètre et d'un tronçon de tube supérieur 28 d'encore plus petit diamètre. Les trois tron çons de tube 26,27 et 28 sont embossés les uns dans les autres et sont réunis entre eux, des circuits bouchons 13 étant encore prévus aux endroits de liaison. Le tronçon de tube inférieur résonne sur la bande des 20 mètres et est isolé par le circuit bou chon inférieur 13. Les tronçons~de tube 26 et 27 résonnent conjointement avec la bobine du circuit bouchon inférieur 13 sur la bande des 40 mètres, le tronçon de tube supérieur 28 avec le conducteur enroulé étant isolé par le circuit bouchon supérieur 13.Sur la bandes 80 mètres, les deux circuits bouchons 13 n'ont pas une action d'isolement, de sorte que les trois tron çons de tube 26,27 et 28 résonnent conjointement. L'élément tubulaire 25 est relié en 29 à la terre ou à un système de contrepoids approprié. La hauteur globale de 11 élément tubulaire 25 ou de l'antenne s'élève à seulement environ 7 mètres, de sorte que normalement un haubannage peut être omis. Selon la figure 7, dont la représentation correspond à la figure 2, l'extrémité de conducteur 5' est remplacée par une plaque métallique 30 à la périphérie interne du tronçon de tube 3 de plus petit diamètre. La plaque métallique 30 s'étend sur presque toute la périphérie interne du tronçon de tube 3, une petite fente 31 étant formée entre les côtés frontaux tournés en direction de la périphérie de la plaque métallique 30. A l'aide d'un élément de liaison 32 réalisé à travers la paroi du- tronçon de tube 3, lequel élément de liaison peut par exemple être réalisé sous forme de rivet, le conducteur 5 et la plaque métallique 30 sont réunis électriquement entre eux. Simultanément, de cette façon, le conducteur 5 ainsi que la plaque de métal 30 sont fixés par rapport au tronçon de tube 3.Après l'introduction du tronçon de tube 3 dans le tronçon de tube 2 de plus grand diamètre, la plaque métallique 30 forme l'électrode interne du condensateur à l'endroit de liaison. Selon la figure 8, de façon correspondante, l'extrémité diconducteur 4' du tronçon de tube 2 de plus grand diamètre est remplacée par une plaque métallique 34, qui est adjacente à la périphérie extérieure du tronçon de tube 2 et laisse subsister une fente -35 s'étendant axialement. Le conducteur 4 et la plaque métallique 34, qui, après l'introduction du tronçon de tube 3 de plus petit diamètre, joue le rôle d'électrode extérieure du condensateur à l'endroit de la liaison, sont solidarisés par un élément de liaison 36 et sont fixés par rapport au tronçon de tube 2. Selon la figure 9, à l'endroit de la liaison de l'élément tubulaire 1, entre le tronçon de tube 2 et le tronçon de tube 3 est prévue une bobine à air 38 avec un enroulement 39 coaxial à l'élément tubulaire 1 et au condensateur, respectivement. L'enroulement 39 est relié, comme représenté, par l'intermédiaire des vis 7 aux conducteurs 4 et 5. A la figure 10, est représentée une antenne dipôle verticale 40. Dans le cas de cette antenne dipôle, le raccordement à la terre prévu selon la figure 6 est omis de façon avantageuse et la résistance de terre consommatrice d'énergie, qui lui est associée, est supprimée. L'antenne 40 comporte un tube support inférieur 41 en fibres de verre et un tube support supérieur 42 en fibres de verre, aligné coaxialement sur le premier, qui sont solidarisés frontalement d'une manière non représentée en détail. A travers le tube support inférieur 41 s'étend un cible coaxial 43, qui comporte un conducteur d'alimentation interne 44 et une enveloppe métallique extérieure 45 servant d'écran. Sur le tube support inférieur 41, est enroulé hélicolda- lement et assuré contre un glIssement, un conducteur inférieur 46 sous la forme d'une bande métallique plate. Comme repré senié, cet enroulement en bande métallique s'étend depuis l'extrémité supérieure du tube support 1 jusqu'à un endroit espacé de l'extrémité inférieure du tube support 41, de sorte que ce dernier présente un tronçon inférieur 47 non enroulé, qui sert à la fixation de l'antenne dans la position verticale représentée. De façon correspondante, sur le tube support supérieur 42 est enroulé hélicoSdalement un conducteur 48 sous la forme d'une bande métallique plate, sur l'extrémité supérieure du tube support 42 subsistant un tronçon 49 ne portant pas d'enroulement. Comme représenté, l'extrémité supérieure du conducteur d'alimentation 44 est reliée, par l'intermédiaire d'un conducteur de liaison 50, qui s'étend à travers la zone de liaison entre les deux tubes supports 41 et 42, au conducteur 48, tandis que l'extrémité supérieure de l'enveloppe métallique 45 du cable coaxial 43 est raccordée à l'extrémité supérieure du conducteur inférieur 46. De façon appropriée, ces liaisons ou ces raccordements sont effectués au moyen de vis de raccordement, qui s'étendent radialement à travers les tubes supports 41 et 42 et ainsi fixent les extrémités correspondantes des conducteurs 46 et 48 sur le tube support. Sur le tube support inférieur 41 de l'antenne multibande 40 sont prévus des circuits bouchons 51 et 52, tandis que de façon correspondante sur le tube support supérieur 42 sont disposés des circuits bouchons 53 et 54. Par exemple, l'antenne 40 est dimensionnée pour la bande des 160 mètres, aucun des circuits bouchons ne jouant alors son rôle de blocage. Dans le cas de la bande des 80 mètres, les circuits bouchons 52 et 54 Jouent le rôle de blocage de sorte que la longueur active des conducteurs 46 et 48 soit raccourcie en conséquence. Pour la bande des 40 mètres, les circuits bouchons 51 et 53 sont actifs et provoquent un autre raccourcissement de la longueur active des conducteurs 46 et 48, ainsi qu'il est nécessaire pour l'obtention d'une résonance dans la bande des 40 mètres. Ainsi, l'antenne 40 peut être utilisée sur les trois bandes radio précitées. L'antenne dipôle verticale 55 selon la figure Il correspond dans sa structure à l'antenne 40 selon la figure 10, de sorte que les mêmes chiffres de référence sont utilisés pour désigner des parties homologues. Comme différence cependant il faut noter que le cible coaxial 43 est remplacé par deux conducteurs 56 et 57 amenés à hauteur de l'endroit de la liaison entre les tubes supports inférieur et supérieur, ces conducteurs étant raccordés comme représenté par l'intermédiaire de vis de raccordement aux bandes métalliques inférieure et supérieure 46 et 48, respectivement. L'antenne 60 selon la figure 12 correspond à l'antenne 5 selon la figure 11, les mêmes chiffres de référence étant encore utilisés. Comme différence, l'antenne 60 est cependant disposée horizontalement, les conducteurs 58 et 59, raccordés directement de l'extérieur aux bandes métalliques 46 et 48, étant amenés verticalement. REVENDICATIONS 1. Elément tubulaire en vue de la réalisation d'antennes multibande pour ondes courtes, muni d'un ou de plusieurs circuits bouchons en vue de la subdivision longitudinale correspondant aux résonances désirées, caractérisé en ce que le conducteur (4,5) est une bande plate, qui est enroulée hélicoIda- lement sur une tube support isolant (2,3) en matière plastique. 2. Elément tubulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube support (2,3) est en fibres de verre. 3. Elément tubulaire selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est sudivisé en tron çons de tube (2,3 ; 16,17,18 ; 21,22,23 ; 26,27,28) qui sont embossés les uns dans les autres par leurs extrémités adjacentes présentant des diamètres différents et sont réunis les uns aux autres. 4. Elément tubulaire selon la revendication 3, caractérisé en ce que les tronçons de tube (2,3 ; 16,17,18 ; 21,22,23 ; 26, 27,28) sont solidarisés par soudage. 5. Elément tubulaire selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les circuits bouchons (13) sont disposés aux endroits de liaison entre des tronçons de tube adjacents (2,3 ; 16,17,18 ; 21,22,23 ; 26,27,28), le condensateur (9) des circuits bouchons étant formé par les extrémités (4'5') des conducteurs (4,5) s'étendant dans Ia zone de recouvrement (A) des tronçons de tube et par l'extrémité intermédiaire, jouant le rôle de diélectrique, du tronçon de tube (2; 16 ; 21 ; 26,27) de plus grand diamètre. 6. Elément tubulaire selon la revendication 5, caractérisé en ce que ltextrémité de conducteur du tronçon de tube (3) de plus pet diamètre est une plaque métallique (30) courbée de façon appropriée, disposée à la périphérie interne de ce tron çon de tube. 7. Elément tubulaire selonB revendication 6, caractéri- sé en ce qu'également l'extrémité de conducteur du tronçon de tube (2) de plus grand diamètre est une plaque métallique courbée (34) qui est adJacente à la périphérie extérieure de ce tronçon de tube.