Brevet FR2555822A1 — publié le 19850531

- 1 Antenne à large bande pour, en particulier, télécommunications en ondes décamétriques. La présente invention se rapporte à une antenne à large bande et, en particulier, à une antenne pour télécommunications dans le domaine des ondes décamétriques et dans la partie basse des ondes hectométriques, jusqu'à des fréquences de l'ordre de 1 à 2 mégahertz. Il existe des antennes du type monopôle vertical ayant des bandes de fréquences d'utilisation correspondant aux ondes précitées. Certaines de ces antennes sont utilisées en réception et peuvent posséder deux sorties avec filtre d'aiguillage pour couper la bande en deux parties afin d'optimiser au mieux chaque sous-bande d'utilisation; ces antennes ont l'inconvénient de nécessiter l'installation de deux coaxiaux de liaison et de deux récepteurs. Il existe également des antennes du type monopole, de 10 mètres de hauteur, utilisées pour l'émission, avec une seule entrée; elles nécessitent, pour couvrir la gamme 1,6 à 30 MHz, une bolte d'accord d'antenne avec toutes les servitudes que cela entraîne. Il existe encore des antennes plus complexes, généralement utili- sées pour l'émission; elles comportent une première partie constituée de monopoles ou de dipôles alignés en progression logarithmique et compor- tent deux entrées afin d'utiliser respectivement cette première partie et une deuxième partie relativement semblable ou totalement différente de la première partie; l'ensemble peut atteindre 40 mètres de hauteur. S'il n'y a qu'un émetteur disponible, il y a nécessité d'employer une commuta- tion électromécanique commandée à distance ou un filtre aiguillage de puissance. Il existe également des antennes biconiques formées d'éléments- rayonnants linéaires régulièrement répartis autour d'un mât vertical et tendus par des haubans de manière à former les deux côtés d'un triangle dont le troisième côté est constitué par le mât; il existe aussi des antennes monocônes constituées d'éléments rayonnants linéaires régu- lièrement répartis selon des génératrices d'un cône circulaire à axe vertical et pointe tournée vers le bas. Ces antennes peuvent être utilisées en émission mais, en raison de la bande de fréquences d'utilisation correspondant aux ondes précitées, leur hauteur se situe aux alentours de quarante mètres; ces antennes, qui sont hautes et de structure plus complexe que le simple monopole, sont utilisées pour obtenir les meilleurs rendements possibles. La présente invention a pour but d'éviter ou pour le moins de réduire fortement les inconvénients précités et de trouver le meilleur compromis dans une hauteur limitée arbitrairement à 10 mètres. Ceci est obtenu en combinant, dans une même antenne, deux types d'aériens branchés en série et dont l'un est plus spécialement conçu pour transmettre les fréquences hautes et l'autre pour transmettre les fréquences basses. Selon l'invention une antenne à large bande pour, en particulier, télécommunications en ondes décamétriques, est caractérisée par la combinaison suivante: un mât vertical comportant une partie rayonnante verticale, une embase isolante et un accès à l'extrémité inférieure de la partie rayonnante, qui constitue l'accès de l'antenne; n haubans (n au moins égal à 3) électriquement isolants, accrochés au voisinage du sommet du mât; une spirale conductrice avec, par pas, n segments accrochés entre les haubans, cette spirale ayant une première extrémité réunie à l'extrémité supérieure de la partie rayonnante et une seconde extrémité située au-dessus du sol; un conducteur électrique assurant une liaison directe entre la seconde extrémité de la spirale et un point situé au voisinage de la base du mât; et une résistance d'amortissement reliant le point à la terre. La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéris- tiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des figures s'y rapportant qui représentent: - la figure 1, une première antenne selon l'invention, vue en 30. perspective, -la figure 2, l'antenne de la figure 1 vue de dessus, - la figure 3, un élément d'une deuxième antenne selon l'invention, - la figure 4, une troisième antenne vue en perspective. Sur les différentes figures les éléments correspondants sont désignés par les mêmes symboles. Dans ce qui suit et dans les revendications les antennes seront Je plus souvent décrites en émission, étant entendu que, a fortiori, ces antennes sont utilisables en réception; quand il sera question de la partie rayonnante du mât il faudra comprendre, pour un fonctionnement en réception, la partie du mât servant à capter des ondes électromagnétiques. La figure I montre une antenne comportant un mât, 1, maintenu en position verticale par quatre haubans, 3 à 6. Le mât I comporte, à partir du sol: une embase isolante 1, un cylindre conducteur vertical, 10, en acier galvanisé, de 10 mètres de long et de 300 mm de diamètre, formant la partie rayonnante du mât, et une tête de mât isolante 12 à laquelle est fixée l'extrémité supérieure des haubans 3 à 6. Au voisinage de l'extrémité inférieure du cylindre 10 formant la partie rayonnante, est situé l'accès E de l'antenne; cet accès est constitué par une borne solidaire du cylindre 10. Les quatre haubans 3 à 6 sont des câbles métalliques régulièrement répartis autour du mât et présentant une pente d'environ 45 degrés; ils sont non seulement isolés de la partie rayonnante, , du mât, grâce à la tête de mât 12, mais sont aussi isolés du sol à l'aide de fixations isolantes A, B, C, D, solidaires des haubans et représentées schématiquement par des petits cercles. Les parties inférieures relative- ment longue de ces quatre haubans sont entrecoupées d'isolateurs afin que les résonances possibles en demi-onde des éléments de haubans tombent au-delà de 30 MHz. Une spirale, 2, formée par un câble en acier inoxydable de 2 millimètres de diamètre, descend, sensiblement du sommet H de la partie isolante jusqu'à 5 mètres de hauteur, sur le hauban 3; cette spirale est formée de quatre segments par pas et s'enroule en prenant appui successi- vement sur les quatre haubans par l'intermédiaire de raccords isolants tels que 31 à 35 et 316, solidaires des haubans; ces raccords isolants, comme les fixations A, B, C, D, sont représentés schématiquement par des petits cercles. La spirale 2 est une spirale quadrangulaire descendante qui est formée de 15 segments; le plus haut de ces segments aboutit au raccord J16 et est prolongé par une liaison, toujours en câble de 2 millimètres de diamètre, jusqu'au voisinage du sommet H de la partie rayonnante; à son extrémité supérieure cette liaison se termine par une cosse soudée, non représentée, qui est vissée dans le cylindre 10. La spirale 2 se prolonge, à son extrémité inférieure K, par un conducteur électrique, 7 qui est, lui aussi, formé par le même câble que celui de la spirale; le conducteur 7 relie le point K à un point M situé au voisinage du pied du mât 1. Une résistance R relie l'extrémité M du conducteur 7 au sol. La figure 2 est une vue de dessus de l'antenne de la figure I qui montre bien que l'élément 2 est une spirale. L'antenne selon les figures 1 et 2 a été conçue pour fonctionner, sans commutation électromécanique d'éléments d'adaptation, dans une bande de fréquences allant de 1,6 à 30 MHz. En effet lorsque, par exemple, l'antenne est utilisée en émission, le mât, 1, alimenté à sa base par l'accès E, rayonne les fréquences élevées de la bande et la spirale 2 se comporte, pour ces fréquences, en bobine de choc. Par contre aux fréquences moyennes et basses de la bande 1,6 - 30 MHz, la spirale se comporte en antenne émettrice avec un rayonnement qui tend, dans le bas de la bande d'utilisation, vers un rayonnement zénithal. Quant à la résistance R il s'agit d'une résistance d'amortissement de valeur sensible- ment égale à la valeur moyenne de l'impédance caractéristique de la spirale dans les fréquences basses de la bande, afin d'absorber toutes les réflexions possibles à ces basses fréquences; dans l'exemple décrit et comme l'antenne est destinée à fonctionner avec un émetteur de 10 kW, la résistance R est une résistance de 240 ohms pouvant dissiper 2 kW à celsius. Les mesures ont montré que, de 30 MHz à environ 15 MHz, l'antenne permet, grâce au mât 1, un fonctionnement à moyennes distan- ces (1000 à 1500 km) et que, pour des fréquences plus faibles, l'antenne permet des émissions à courtes distances (0 à 300 km). La figure 3 est une vue de côté d'une autre réalisation d'un mât d'une antenne selon l'invention qui ne se distingue de l'antenne selon les figures 1 et 2 que par son mât. Ce mât, 1, d'une hauteur de 10 mètres, comporte une embase isolante, 11, solidaire d'un tube cylindrique isolant, a, d'un diamètre de 300 mm; le tube l0a est surmonté d'une tête de mât isolante 12 comportant quatre anneaux tels que 12a, pour la fixation des haubans de l'antenne. Sur le tube isolant, qui sert de support, est enroulé en hélice un câble conducteur, lob, en acier inoxydable de 2 millimètres de diamètre, qui constitue la partie rayonnante du mât. L'accès E de l'antenne est constitué par une borne conductrice, solidaire du tube isolant IOa et dans laquelle aboutit l'extrémité inférieure du câble conducteur lob. La figure 4 est une vue en perspective d'une autre antenne selon l'invention. Cette antenne comporte un mât vertical, 1, de 10 mètres, dont la partie rayonnante est un cylindre en acier galvanisé; ce mât est maintenu par trois haubans, 30, 40, 50, répartis dans des plans verticaux passant par le mât et à 120 degrés les uns des autres; la pente des haubans est d'environ 45 degrés. Une spirale, 20, en câble conducteur, dont l'extrémité est reliée au haut du mât, descend jusqu'à un point K situé à 5 mètres du sol; cette spirale est composée de trois segments successifs par pas et chaque segment est maintenu, par ses extrémités, entre deux haubans. Dans la réalisation décrite à l'aide de la figure 4 les haubans employés sont des câbles isolants si bien que ces haubans ne comportent de pièces isolantes ni pour leur fixation au sol et au sommet du mât 1, ni pour l'accrochage de la spirale. La seule pièce isolante qui apparaisse sur la figure 4 est l'embase de mât, 11, disposée juste sous la borne d'accès E de l'antenne. Comme dans la réalisation selon les figures I et 2, la spirale de l'antenne selon la figure 4 se prolonge par un conducteur, 7, dirigé vers l'embase 12 et qui se termine au voisinage de cette embase par une résistance d'amortissement, R, dont l'extrémité opposée au conducteur 7 est reliée à la terre. L'antenne selon la figure 4 fonctionne comme l'antenne selon les figures 1 et 2: mât assurant le rayonnement aux fréquences hautes de la bande 1,6 30 MHz et spirale assurant le rayonnement aux fréquences basses. La présente invention n'est pas limitée aux exemples décrits, c'est ainsi que le nombre des haubans peut être supérieur à quatre et que la spirale peut descendre plus ou moins bas, étant entendu que la spirale ne doit pas être trop proche du sol sous peine de voir son fonctionnement perturbé par ce que l'on peut décrire comme un court-circuit entre l'antenne spirale et son image par rapport au sol. De même, dans le cas d le mât comporte un cylindre isolant sur lequel est emroé u il conducteur, qui constitue la partie rayonnante verticale de I'mexie (comme sur la figure 3), l'embase du mât peut être simplement consituée par l'extrémité inférieure du cylindre isolant. Il est ég alemnt pss:e d'utiliser comme mât pour l'antenne un pylône formé de conûères de dbes ou de ronds assemblés entre eux par boulonnage ou soudage. Il est à noter que le conducteur 7 des figures 1, 2 et 4, qii reie la spirale 2 à la résistance d'amortissement R, au lieu d'être inéae, peut être constitué par une deuxième spirale tournant dans le rnrne sens qtue la spirale 2 et allant en décroissant jusqu'à la résistance d'anmrtissement; dans ce cas des petits haubans auxiliaires partant du pied du mât et se raccordant aux autres haubans, soutiennent la seconde spirale. REVENDICATIONS 1. Antenne à large bande pour, en particulier, télécommunications en ondes décamétriques, caractérisée par la combinaison suivante: un mât vertical (1) comportant une partie rayonnante verticale (10; lob), une embase isolante (11) et un accès (E) à l'extrémité inférieure de la partie rayonnante, qui constitue l'accès de l'antenne; n haubans (n au moins égal à 3) (3-6, A, B, C, D, J31-J16; 30, 40, 50) électriquement isolants, accrochés au voisinage du sommet du mât; une spirale conduc- trice (2; 20), avec, par pas, n segments accrochés entre les haubans, cette spirale ayant une première extrémité réunie à l'extrémité supérieure de la partie rayonnante et une seconde extrémité située au- dessus du sol; un conducteur électrique (7) assurant une liaison directe entre la seconde extrémité de la spirale et un point situé au voisinage de la base du mât; et une résistance d'amortissement (R) reliant le point à la terre. 2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie rayonnante verticale est constituée par un cylindre conducteur (10) d'une dizaine de mètres de hauteur. 3. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que'le mât comporte un support isolant, vertical ([0a), d'une dizaine de mètres de hauteur, et un câble conducteur (lob) enroulé sur le support et qui constitue la partie rayonnante verticale. 4. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les haubans comportent chacun un câble métallique (3-6) et des moyens de fixation isolants (A, B, C, D, 31 -316) pour isoler le câble métallique du sol et de la spirale. 5. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les haubans comportent chacun un câble isolant (30, 40, 50). 6. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que la résistance d'amortissement (R) a une valeur sensiblement égale à la valeur moyenne de l'impédance caractéristique de la spirale (2; 20) dans les fréquences basses de la bande d'utilisation de l'antenne.