Brevet FR2561450A1 — publié le 19850920

La presente inmav ion concerne une antenne q.- radioralliement ("Homrng'" siscEptible,!ay une rC; t3_I&t!cao) de sa stru-c--ure élec--rique, 'assurer i-alement un.a fonction d:antencsde communication (anDtenne d'é::ssion ou anten d mission,-réception) a. large bar.'-, pevrpettant uotarRte:t de.uvrir la bande dite u.u (30-88. Mih2) ou 0;,erie une ba:de plus large, L'antenne de radiorall.emert couraflme-it uti]i.sée à bord des arcefs est repr- sentée, vue de feace:. igure 1 et cormp-::e'w, classiquement, deux dipÈ1es rc r,,teurr ver ticaux 10, u' et 20, 20' d fisposés dans un plan perpcrdicu.laire è ia i!eó:tiOn de progression lu véhicule à diriqer, ces aip-,5!s c. crzenrDt chacun 3S1.c...' i ' '"crf e't un foe supérieur alimentant _:: _ emie:., :' ' interr,é.di-aire d'un c.:-rcuit symétriseur 12 ou e..eS.Ectivement, l'une ds entre s 13, 23 3"r '-: semrre!e réce;teur de radio-railiement à commr.utateur dé.rdod iLateu: svnchrnrnes. Cet ensemble récenrLeur compralnd un commutateur coup] anC enrseble- es deux dipoies avec interposi- tion, alternaltivement ?ourI 'un eL l '. re dipole, d&un e'léme:it dco. aseur 413. On volt que, dans la position repr zentrt, l'. -- meri-déphaseu1r est placé en séri.e u "a lig'n p.':o:enant '--i; i 0 a, au oyen e 1i'irverseur 42 au contra4.re, après basculement du comtmLucatQur, 'in'-e"seur 41 met tra cet -;Iâment dépta- seur en série sur la l igne r-.enar t de 1 'autre diPl3e , 20, ' La i.....tat-on est effectuée à fréquence le;e, so;us e cont-rôle d'un oscillateur local 45. Les sionaux alnsi Fép:nasés et mré aneés sontC appliqgués l'ent'úeie d'un réceoteuz,4 et dun dér- odulateur 45, synchrcri:s;s Jar 1!os cillat.=ur locai 46. J'n d:étectes. de rapport 47 indique si les signaux sont équilibrés pour les deux positions du commutateur, ou s'il existe une des deux positions pour laquelle le signal reçu est plus élevé. En effet, on sait que, lorsque deux dipôles sont éloignés d'environ 1/4 d'onde et que leurs signaux sont mélangés avec déphasage pour l'un deux d'environ , le diagramme de rayonnement de l'ensemble est celui représenté en plan figure 2, et référencé 14: ce diagramme est disymétrique par rapport à la direction y' y, et a approximativement une forme de cardiolde (l'axe y' y est l'axe perpendiculaire au plan xOz conte- nant les deux dipôles 10, 10' et 20, 20'. A chaque basculement du commutateur 40, on passe du diagramme 14 au diagramme 24, de sorte que l'égalité des signaux correspondant ne se produira que lorsque la station d'émission sera exactement dans l'axe y' y, qui est l'axe de progression de l'aéronef. Tout écart de la direction y' y de l'aéronef par rapport à la direction de la station d'émission se traduira par une inégalité des signaux dans un sens ou dans l'autre, suivant que la station d'émission se trouve à droite ou à gauche de l'axe y' y. En pratique, les dipôles sont formés de fouets très minces, vissés sur des bulbes 11, 21 contenant les circuits symétriseurs, et placés aux deux extrémités d'une barre 30 placée transversalement à l'avant de l'aéronef (figure 1). Par ailleurs, il peut être souhaitable de disposer sur ce même aéronef d'une antenne de communi- cation dans la bande VHF-FM précitée (30-88 MHz). Cependant, ces antennes sont relativement grandes (le 1/4 d'onde à 30 MHz est: 2,5 m) et la place dispo- nible est souvent très réduite, notamment sur les héli- coptères. On remarque que les fréquences dans cette bande sont du même ordre que celles utilisées pour le radioralliement (26-72 MHz ou 20-50 MHz), d'o l'idée d'utiliser une antenne commune pour assurer ces deux fonctions. Malheureusement, l'antenne que l'on vient de décrire, telle qu'elle existe actuellement, ne se prête pas à une fonction d'antenne de communication large bande. En effet, les éléments rayonnants utilisés sont des fouets, extrêmement minces et souples, qui sont électriquement très sélectifs, et donc l'effica- cité de ce fait n'est bonne que lorsque leur longueur est très proche du quart d'onde. Lorsque l'on s'éloigne de cette fréquence optimale, et malgré les circuits additionnels d'accord et d'adaptation d'impédance, le gain décroît très rapidement. Une alimentation séparée des dipôl81es par un émetteur via une communication radioralliement/communication n'est donc pas une solution satisfaisante. Pour résoudre cette difficulté, l'invention propose de modifier l'antenne de radioralliement du type précité en lui adjoignant: des moyens de couplage et d'alimentation, pour coupler ensemble à leur base les deux fouets supé- rieurs, d'une part, et les deux fouets inférieurs, d'autre part, et alimenter en parallèle chacun des ensembles de fouets ainsi couplés par des courants de même amplitude et phase délivrés par un émetteur de communication, les fouets supérieurs et les fouets inférieurs étant alimentés symétriquement, des moyens de commutation, disposés à la base de chacun des fouets, aptes, dans une première position, à relier le fouet au circuit symétriseur du dip1ôle et, dans une seconde position, à isoler le fouet de ce circuit symétriseur et à lui appliquer le signal radioélectrique délivré par l'émetteur de communi- cation, le passage de la première position à la seconde position étant réalisé simultanément pour les quatre fouets. De préférence, les moyens de couplage et d'alimentation comprennent, de part et d'autre du plan horizontal de symétrie, deux barres conductrices en forme de V, dont les extrémités sont reliées aux fouets par l'intermédiaire des moyens de commutation disposes à leur base, et alimentées symétriquement en leur centre par le signal délivré par l'émetteur de communication. De cette manière, dans la première position des moyens de commutation qui correspond à la fonction de radioralliement -, le schéma électrique de l'en- semble est le schéma classique, explicité en référence à la figure 1. En particulier, les fouets supérieurs (de même que les fouets inférieurs) sont isolés entre eux, la barre conductrice ne leur étant pas reliée. En effet, si cette dernière reliait les fouets, les deux dipôles seraient directement couplés entre eux, mis en phase, et le diagramme de rayonnement redeviendrait symétrique, ce qui empêcherait toute utilisation en radioralliement. C'est pourquoi il est nécessaire de réaliser la commutation directement à la base de l'antenne, et non à distance dans le récepteur. Dans la seconde position - fonction de communication -, on procède de façon inverse: les deux fouets supérieurs (de même que les deux fouets inférieurs) sont couplés à leur base et excités en phase. C'est cette disposition qui assure l'élargissement souhaité de la gamme de fréquences de travail. On sait en effet que l'association de deux fouets faiblement écartés, couplés à leur base par une barre en V ali- mentée en son centre (qui constitue une alimentation parallèle et crée à la base des deux fouets des cou- rants électriques égaux en amplitude et en phase) est sensiblement équivalente à un élément rayonnant de fort diamètre. L'ensemble formé par les deux fouets supérieurs et la barre de couplage est donc électrique- ment équivalent à un cylindre rayonnant unique, de diamètre qui est de l'ordre du 1/10e de l'écartement - des deux brins. Ce sont précisément ces antennes cy- lindriques qui sont utilisées dans la technique comme éléments rayonnants à large bande, cette largeur de bande étant d'autant plus grande que le rapport diamètre/longueur de l'antenne équivalente est élevé. Les deux fouets inférieurs étant couplés de la même façon, l'ensemble selon l'invention, en posi- tion d'antenne de communication, est équivalent à deux cylindres rayonnants verticaux alimentés symétrique- ment. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-dessous, faite en référence aux dessins annexes, sur lesquels: À la figure 1, précitée, est une vue de face schématique d'une antenne de radioralliement selon la technique antérieure, la figure 2, également précitée, est une vue en plan illustrant les deux diagrammes de rayonnement possibles de l'antenne de la figure 1, la figure 3 est une vue de face de l'antenne selon l'invention, la figure 4 est une vue de dessus de cette même antenne, la figure 5 est un schéma équivalent, correspondant à l'antenne de la figure 3, dans le cas o les brins inférieurs sont des brins virtuels. L'ensemble représenté figure 3 comprend deux brins supérieurs 10, 20 et deux brins inférieurs ', 20'. Dans une position correspondant à une fonc- tion de communication (position représentée sur la figure) les deux brins supérieurs sont couplés en- semble à une barre en V 50 alimentée en son centre par le circuit symétriseur 60 recevant le signal E provenant de l'émetteur. De la même façon, les deux fouets inférieurs 10', 20' sont couples par la barre inférieure 50'. Dans l'autre position, correspondant à la fonction de radioalliement, au lieu de coupler en- semble les deux fouets supérieurs, d'une part, et les deux fouets inférieurs, d'autre part, on couple ensemble les deux fouets gauches10, 10' et les deux fouets droits , 20', respectivement, de manière à obtenir deux dipôles verticaux classiques et à se ramener au cas de la figure 1. Le passage d'une position à l'autre est réalisé par les quatre commutateurs 14, 14', 24, 24' qui commutent chacun des brins soit à la barre de cou- plage 50 ou 50' homologue, soit.aux circuits symé- triseurs 11 ou 21 reliés aux entrées H1 et H2 du récepteur de radiocommunication. Avantageusement, la commutation d'une posi- tion à l'autre peut être commandée directement par l'alternat de l'ensemble émetteur-récepteur: on pas.e ainsi automatiquement de la fonction émission- communication à la fonction réception-radioralliement. Les interrupteurs 14, 14', 24, 24' peuvent être des interrupteurs classiques à relais du type utilisé pour les commutations d'antennes; ils peuvent être également des commutateurs statiques à diodes PIN, qui permettent une commutation extrêmement rapide mais présentent l'inconvénient d'ajouter une chute de tension dans la ligne de transmission. Pour améliorer le diagramme de rayonnement en fonction de communication, il peut être intéressant d'adjoindre à l'ensemble précédemment décrit un troi- sième fouet 80, 80' de faible hauteur par rapport à la hauteur des fouets 10 et 20, placé dans l'axe vertical z' z du système rayonnant, et destiné à rayonner l'énergie haute fréquence des fréquences élevées de la gamme de fréquences, pour créer un rayonnement en site et en azimut satisfaisant. On évite ainsi que le dia- gramme de rayonnement ne se creuse trop dans la direc- tion passant par le plan des fouets (en azimut) et en direction horizontale (en site). Le montage mécanique de l'ensemble à l'avant de l'aéronef est réalisé de façon classique: aux deux bulbes 12 et 22 précédemment montés aux deux extrémités de la barre centrale 30, on adjoint un troisième bulbe 70 qui contient le symétriseur 60 et peut, par exemple, grouper les différentes liaisons haute fréquence E, H1 et H2 (figure 4). Pour faciliter le montage mécanique, on peut avantageusement décentrer selon une direction perpendi- culaire au plan des dipôles, c'est-à-dire selon la direction y' y, la partie centrale du V et le bulbe , comme on peut le voir figure 4: cette disposition, qui ne modifie pas sensiblement le diagramme électrique de rayonnement de l'ensemble, permet de conserver l'avantage de la robustesse d'une barre transversale unique. Enfin, on notera que l'invention s'étend à l'équivalent électrique du montage précédent dans lequel les fouets inférieurs 10', 20' (et éventuelle- ment, 80') sont des éléments rayonnants virtuels constitués par l'image des fouets supérieurs 10, 20 (et éventuellement 80) par rapport à un plan réflec- teur conducteur situé dans le plan horizontal de symétrie xOy de l'ensemble: cet équivalent est repré- senté figure 5, les éléments virtuels étant figurés en tiretés, et les éléments réels, en traits pleins. REVENDICATIONS 1. Une antenne pour radioralliement par commutation de diagrammes (14, 24) , du type comprenant deux dipôles récepteurs verticaux (10, 10'; 20, 20') disposés dans un plan (xOz) perpendiculaire à la direction (y' y) de progression du véhicule à diriger, ces dipôles comprenant chacun un fouet inférieur (10', ') et un fouet supérieur (10, 20) alimentant ensemble, par l'intermédiaire d'un circuit symétriseur (12, 22), l'une des entrées (13, 23) d'un ensemble récepteur (40-47) de radioralliemrnent à commutateur-démodulateur synchrones, caractérisée en ce qu'il est en outre prévu: des moyens (50, 50', 60) de couplage et d'alimenta- tion, pour coupler ensemble à leur base les deux fouets supérieurs (10, 20), d'une part, et les deux fouets inférieurs (10', 20'), d'autre part, et alimenter en parallèle chacun des ensembles de fouets ainsi couplés par des courants de même amplitude et phase délivrés par un émetteur de communication, les fouets supérieurs et les fouets inférieurs étant alimentés symétriquement, des moyens de commutation (14, 14'; 24, 24'), disposés à la base de chacun des fouets, aptes, dans une première position, à relier le fouet au circuit symétriseur du dipôle et, dans une seconde position, à isoler le fouet de ce circuit symétriseur et à lui appliquer le signal radioélectrique délivré par l'émetteur de communication, le passage de la première position à la seconde position étant réalisé simulta- nément pour les quatre fouets. 1 0 2. Une antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de couplage et d'ali- mentation comprennent, de part et d'autre du plan hori- -zontal de symétrie, deux barres conductrices (50, 50') en forme de V, dont les extrémités sont reliées aux fouets par l'intermédiaire des moyens de commutation disposés à leur base, et alimentées symétriquement en leur centre par le signal délivré par l'émetteur de communication. 3. Une antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce que la partie centrale (70) du V est décentrée selon une direction (y' y) perpendicu- laire au plan (xOz) des dipôles. 4. Une antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le basculement des moyens de commutation est commandé par l'alternat de l'ensemble émetteur-récepteur. 5. Une antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'il est prévu en outre, dans l'axe vertical (z' z) de l'ensemble, une paire de fouets verticaux (80, 80') de longueur infé- rieure à celle des fouets des dipôles, ces fouets étant couplés aux fouets supérieurs ou inférieurs, respective- ment, et alimentés en parallèle avec ceux-ci. 6. Une antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les fouets infé- rieurs sont des éléments rayonnants virtuels constitués par l'image des fouets supérieurs (10, 20) par rapport à un plan réflecteur conducteur (90) situé dans le plan horizontal de symétrie (xOy) de l'ensemble.