Brevet FR2466881A1 — publié le 19810410

1.- L'invention concerne une antenne directionnelle pour ondes électromagnétiques courtes, antenne comportant un réflecteur, un conducteur d'alimentation constitué par un conduc- teur électromagnétique creux et un excitateur placé à l'extré. mité de ce conducteur, cette antenne étant reliée par ltinter- médiaire d'un conducteur électromagnétique creux de raccorde- ment, de section transversale elliptique, avec des installa- tions d'émission et/ou de réception. les antennes directionnelles sont utilisées pour la transmission sans fil d'ondes électromagnétiques d'un lieu à un autre et sont ainsi mises en oeuvre par exemple pour les liai- sons hertziennes directionnelles, les liaisons hertziennes par satellites et pour le radio-repèrage. Indépendamment de leur mode de fonctionnement, c'est-à-dire avec ou sans sub-réflec- teur, les antennes doivent fonctionner avec le rendement le plus élevé possible, Dans toutes les constructions connues, on prévoit en conséquence des excitateurs plus ou moins coûteux qui doivent donner la certitude, d'une part qu'aucun rayonne- ment n'intervient dans une direction non souhaitable, et que d'autre part, des rayonnements parasites sont supprimés. En conséquence, ces excitateurs sont de préférence conçus pour que les antennes présentent un amortissement très élevé des lobes secondaires dans les directions perturbatrices, une bon- ne adaptation et un bon gain. Pour le conducteur d'alimentation des antennes directionnelles connues, c'est-à-dire pour là partie du conduc- teur se situant entre le conducteur creux de raccordement et l'excitateur, on met, de préférence en oeuvre, des conducteurs électromagnétiques creux, de section transversale rectangulaire. On conna t aussi des conducteurs creux pour des conducteurs d'a- limentation avec une section transversale circulaire ou bien carrée. Dans toutes les dispositions connues, il est nécessaire, pour exciter suffisamment-ltantenne, de rapporter à l'extrémité du conducteur d'alimentation, un cornet excitateur. Malgré la dépense souvent élevée entraînée par ce cornet excitateur, les valeurs d'amortissement des lobes secondaires des caractéris- tiques de réflexion et du gain, qui sont nécessaires pour un bon rendement de l'antenne, ne sont pas toujours satisfaisantes. L'invention a pour but de créer une antenne direc- tionnelle dont la construction soit plus simple que celleïdes 2e- antennes connue jusqu'à maintenant, et qui présente dans une large mesure une amélioration en ce qui concerne l'amortisse- ment des lobes secondaires, des caractéristiques de réflexion et du gain. A cet effet, l'invention concerne une antenne carac- térisée en ce que le conducteur d'alimentation revêt la forme d'un conducteur électromagnétique creux avec une section trans- versale elliptique et forme en même temps, à son extrémité, l'excitateur. Une telle antenne directionnelle est extrêmement simple à construire à partir d'un très petit nombre de pièces individuelles, car le conducteur d'alimentation constitue en mê- me temps l'excitateur. Le conducteur d'alimentation présente en soi une ouverture elliptique facilement adaptable aux condi- tions locales particulières, et garantit ainsi une caractéristi- que de rayonnement améliorée aussi bien dans le plan E que dans le plan H. En outre, la liaison de l'antenne (conducteur d'ali- mentation) avec les installations émettrices et réceptrices, est extrêmement simple, car pour le raccordement au conducteur elliptique de raccordement, aucune pièce constitutive de trans- formation n'est nécessaire pour la transition entre des formes de sectiontransversale différentes L'invention offre même la possibilité d'écohomiser totalement une telle jonction, lorsque le conducteur creux de raccordement est prolongé de façon conve- nable et constitue alors à son extrémité simultanément le conduc- teur d'alimentation et l'excitateur. Pour une excitation aussi complète que possible de l'antenne une ouvpLturede rayonnement suffisamment importante de l'excitateur, c'est-à-dire ici du conducteur elliptique d'a- limentation, est nécessaire. On découvre ici un autre avantage important de l'invention. Aussi bien pour le conducteur creux de raccordement que pour le conducteur d'alimentation, on peut utiliser des tubes de plus grandes dimensions que celles habi- tuelles jusqu'alors, ce qui aboutit à un abaissement de l'atté- nuation,car les conducteurs creux sont alors exploités en sur- mode. Ainsi, par exemple, un conducteur e lliptique creux avec des dimensions ainsi augmentées, n'a plushlors du fonctionne- ment en surmode, qu'une atténuation moitié. Du fait que les dimensions de la section transversale du conducteur creux, ainsi mis en oeuvre, restent les mêmes depuis l'émetteur ou bien le - récepteur, jusqu9'à l'ouverture de rayonnement (ouverture) du conducteur dgalimentation, aucun dispositif de transition d'une forme de section transversale à une autre, n'est plus nécessaire0 Des concentrations d'emplacements de réflexion ne peuvent, de ce fait, plus intervenir, on n'a plus à craindre de ce fait, que des modes parasites soient excités. Grâce à l'ouverture ellip- tique de grande dimension du conducteur d'alimentation, on ob- tient ainsi une antenne directionnelle fonctionnant à haut ren- dement, avec un important amortissement des lobes secondaires, de bonnes caractéristiques de réflexion et un gain élevé. L'invention va être expliquée plus en détail en se référant à des exemples de réalisation, non limitatifs, repré- sentés dans les dessins ci-joints, dans lesquels s - la figure 1 est une représentation schématique d'une antenne parabolique conforme à l'invention alimentée en son foyer, - la figure 2 est une représentation correspondante d'une antenne Cassegrain. Sur les figures, 1 désigne le réflecteur d'une an- tenne directionnelle, grâce auquel les ondes électromagnétiques devant être rayonnées ou devant être reçues, sont focalisées, Ce réflecteur est galbé paraboliquement et il est fixé par exem- ple à l'emplacement 2 à un mât, qui n'a pas été représenté pour simplifier le dessin0 Un conducteur creux de raccordement 3 est amené Jusqu'à l'emplacement de fixation 2, ce conducteur étant seulement indiqué schématiquement et présentant une section transversale elliptique. Sur le réflecteur 1 est fixé un conduc- teur d'alimentation 4, qui à l'une de ses extrémités, est direc- tement relié au conducteur creux de raccordement 3 et qui, après un parcours convenablement courbé, se termine au foyer 5- de l'antenne, le conducteur d'alimentation 4 est constitué con- formément à l'invention, d'un conducteur creux de section ellip- tique si bien qugil en résulte une ouvertue 6 telle qu'elle est représentée sur le dessin de détail de la figure 1, à échelle agrandie. Le conducteur d'alimentation 4 du fait de sa section transversale elliptique, peut être courbé de façon particulière- ment simple selon toutes formes souhaitées, et peut être rac- cordé directement sans interposition de pièces de transformation au conducteur creux de raccordement 3. Aussi bien le conducteur 4.- de raccordement 3, que le conducteur d'alimentation 4, peuvent être constitués d'un tube étiré sans soudure en aluminium, mais, de préférence, pour ces deux pièces constitutives, on utilisera des tubes en cuivre à cordon de soudure longitudinal pourvus d'une ondulation perpendiculaire à leur axe. Ainsi, les tubes sont, d'une part, susceptibles d'être courbés, e't d'autre part, sont susceptibles de résister aux sollicitations mécaniques. Lorsqu'un tube ondulé flexible est utilisé pour le conducteur d'alimentation 4, il peut être judicieux d'enve- lopper ce tube après qu'il ait reçu sa forme définitive, avec un bandage en un matériau renforcé par des fibres de verre et imprégné d'une résine de moulage, de façon que la stabilité de forme nécessaire puisse être garantie. L'ondulation du tube peut être réalisée sous forme annulaire, ou bien sous forme de pas de vis, ce qui n'a pas d'influence notable sur les proprié- tés électriques du conducteur creux. L'ouverture 6 du conducteur d'alimentation 4 représenté à part sur la figure 1, correspond à l'extrémité d'un conducteur creux ondulé en filets de vis. La fixation de l'extrémité libre du conducteur creux au foyer 5 de l'antenne peut s'effectuer par exemple au moyen de fils métalli- ques de bridage 7. L es dimensions de section transversale du tube mis en oeuvre pour le conducteur d'alimentation 4 peuvent, dès la fabrication, Otre adaptées de façon très précises aux exigences imposées pour une excitation aussi complète que possible de l'antenne. L'ouverture-du conducteur d'alimentation 4, du fait de sa section transversale elliptique, se prête alors à une bonne adaptation du lobe primaire principal de l'antenne aussi bien dans le plan E que dans le plan Hg sans qu'un rayonnement notable intervienne dans les directions non souhaitables, et sans rayonnement parasite notable. Lorsque l'ouverture de rayon- nement du conducteur d'alimentation pour une raison quelconque n'est pas suffisante pour un dispositif d'utilisation, il reste bien entendu la possibilité de rapporter à l'extrémité de ce conducteur d'alimentation 4, un cornet excitateur supplémentaire avec une ouverture elliptique. Un tel cornet excitateur présente une ouverture modifiée par rapport à celle du conducteur d'ali- mentation 4. Il peut, de préférence, 8tre réalisé sous la forme d'une pièce constitutive de précision, selon la technique d'élec- troformage. 5.- Comme cela a été déjà en outre mentionné, il est en principe également possible de prolonger le conducteur de raccordement creux 3 au- delà de l'emplacement de raccordement 2 et d'utiliser ce prolongement pour constituer le conducteur d'a- limentation 4. Dans ce cas, la liaison entre le conducteur creux de raccordement 3 et le conducteur d'alimentation 4, susceptible de provoquer des réflexions, peut 8tre supprimée. Le conducteur creux de raccordement 3 peut également 8tre amené à l'antenne à d'autres emplacements de raccordement que celui indiqué sur la figure 1, et il serait même possible d'amener ce conducteur sans passer à travers l'antenne, directement au foyer 5. La figure 2 montre l'application des dispositions conformes à l'invention, à une antenne fonctionnant selon le principe Cassegraina le réflecteur est à nouveau indiqué par 1. Le con- ducteur d'alimentation 4 dans le cas d'une telle antenne s'étend en ligne droite, car cette antenne est équipée d'un subréflec- teur 8. Les autres réalisations selon la figure 1 pour le rac- cordement et la réalisation du conducteur d'alimentation 4 en ce qui concerne-la forme de sa section transversale, sont éga- lement valables pour la forme de réalisation selon la figure 2. 6.- R E V E N D I C AT I 0 N S 1.- Antenne directionnelle pour ondes électro- magnétiques courtes, antenne comportant un réflecteur, un con- ducteur d'alimentation constitué par un conducteur électro- magnétique creux et un excitateur placé à l'extrémité de ce conducteur, cette antenne étant reliée par l'intermédiaire d'un conducteur électromagnétique creux de raccordement, de section transversale elliptique, avec des installations d'émission et/ ou de réception, antenne caractérisée en ce que le conducteur d'alimentation (4) revêt la forme d'un conducteur électro- magnétique creux avec une section transversale elliptique et forme en m9me temps, à son extrémité, l'excitateur. 2.- Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le conducteur creux constituant le conducteur d'alimen- tation (4) et l'excitateur, revêt la forme d'un tube avec un cordon de soudure longitudinal et des ondulations transversales à l'axe 3.- Antenne seloh la revendication 2, caractérisée en ce que le tube est enveloppé de bandages renforcés par des fibres de verre et imprégnés d'une résine de moulage. 4.- Procédé pour l'exploitation d'une antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, aussi bien pour le conducteur creux de raccordement (3) que pour le conducteur d'alimentation (4), on utilise un conducteur creux de dimensions plus importantes, qui est exploité en sur- mode. -