Brevet FR2588138A1 — publié le 19870403

DISPOSITIF D'ANTENNE POUR LA RECEPTION D'ONDES ELECTROMAGNETIQUES. L'invention est relative à un dispositif d'antenne pour la réception d'ondes électromagnétiques. L'invention concerne plus particulièrement, parce que c'est dans ce cas que son application semble devoir présenter le plus d'intérêt, mais non exclusivement, un dispositif d'antenne pour tout moyen de transport (automo- biles, bateaux), notamment pour poste radio destiné à être monté sur une partie de la carrosserie du moyen de tran- sport, ou un dispositif d'antenne statique (antenne de toit ou de balcon pour maison, relais de montagne, etc...) De nombreux dispositifs d'antenne ont été proposés jusqu'à ce jour et donnent des résultats relativement satis- faisants. Des problèmes subsistent cependant en ce qui con- cerne l'encombrement et la protection de ces dispositifs contre les chocs, les obstacles, les vibrations ou des con- ditions climatiques difficiles. C'est le cas en particulier pour les antennes montées sur les moyens de transport, ant- ennes qui risquent d'être arrachées par la rencontre d'un obstacle. Pour éviter un tel inconvénient, on a déjà proposé des dispositifs d'antenne escamotable grâce auxquels l'antenne peut peut être déployée uniquement au moment de l'utilisation et être escamotée, notamment lors de l'entrée du véhicule dans un garage. Les risques de détérioration de l'antenne se trouvent ainsi réduits. Cette solution d'antenne escamotable présente cependant divers inconvénients tels que: - risque de blocage du déploiement ou du repli de l'antenne par coincement, notamment en raison des conditions atmosphériques telles que givre ou glace, - risque 'd'oubli' de l'antenne en position déployée par le conducteur. L'invention a pour but, surtout, de fournir un dispositif d'antenne pour la réception d'ondes électromagnétiques qui réponde mieux que jusqu'à présent, aux diverses exigences de la pratique et qui ne présente plus les inconvénients évoqués ci-dessus. Selon l'invention, un dispositif d'antenne pour la réception d'ondes électromagnétiques est caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif de production d'un fais- ceau laser alimenté en continu dirigé vers l'éter qui nous entoure, un système optique placé sur le trajet du faisceau laser, au moins un élément photosensible disposé latéralement au faisceau laser, en liaison optique avec le système optique de manière à recevoir une partie du faisceau laser, et des moyens de traitement des signaux fournis par le ou les détecteurs photosensibles permettant d'extraire les signaux électriques provenant des ondes électromagnétiques supportées par le faisceau laser. Avantageusement, le système optique assurant la liaison optique avec le ou les élément(s) photosensible(s) peut être constitué par un prisme optique ou un (ou plusieurs) miroir(s) réfléchissant". Le prisme optique peut être placé transversalement sur le trajet du faisceau laser qui traverse ce prisme, l'élément photosensible étant placé latéralement en liaison optique avec une extrémité du prisme, ou incorporé dans ce prisme. Dans le cas d'un miroir réfléchissant ce dernier est disposé de manière à intercepter une partie du faisceau laser et à la renvoyer sur l'élément photosensible. L'élément photosensible pourrait, le cas échéant, intercepter directement une partie du faisceau laser. Le dispositif d'antenne conforme à l'invention ne risque pas d'être déterioré par un obstacle, puisque ce der- nier ne peut abîmer l'antenne proprement dite constituée par le faisceau laser. Les moyens de traitement des signaux comprennent un système d'amplification super-hétérodyne suivi d'un diviseur écrêteur qui permet, par une division selon un coefficient suffisant, d'éliminer dans les signaux recueillis, la fréquence propre du laser et de conserver la fréquence correspondant aux ondes électromagnétiques que l'on souhaite obtenir. Avantageusement, quatre éléments photosensibles, notamment des photo-transistors ou des photo-diodes, sont Prévus et couplés deux par deux à chaque extrémité du système optique. Deux couples de deux éléments photosensibles sont ainsi formés; deux circuits additionneurs à deux entrées sont prévus, les deux entrées d'un même circuit additionneur étant reliées respectivement, à deux éléments photosensibles disposés respectivement à chaque extrémité du système optique. Les sorties des deux circuits additionneurs sont reliées, par l'intermédiaire de dispositifs écrêteurs, respectivement à deux entrées d'un amplificateur dont la sortie est branchée sur l'entrée du système super-hétérodyne, suivi du diviseur écrêteur. Le dispositif de production du faisceau laser doit être du type à laser solide et émettre un faisceau sous un angle d'environ 60'. Un exemple de dispositif de production de faisceau laser qui peut convenir pour le dispositif d'antenne de l'invention, est celui utilisé dans les dispo- sitifs de lecture des disques communément appelés laser disques. Le faisceau laser type solide utilisé se situe dans le spectre invisible. La longueur d'onde du faisceau laser invisible est supérieur à 500 nanomètres. L'invention consiste, mises à les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres disposi- tions dont il sera plus explicitement question ci-après, à propos d'un mode de réalisation particulier décrit avec référence aux dessins ciannexés, mais qui n'est nullement limitatif. La figure 1 de ces dessins, est un schéma d'un dispositif d'antenne conforme à l'invention. La figure 2 représente, schématiquement, une réalisation possible d'un dispositif d'antenne. La figure 3 enfin, est un diagramme illustrant la division réalisée avec le diviseur écrèteur. En se reportant à la figure 1 des dessins, on peut voir qu'un dispositif d'antenne, conforme à l'invention pour la réception d'ondes électromagnétiques comprend un disposi- tif 1 de production d'un faisceau laser 2 en continu, schématiquement représenté. Un exemple de dispositif 1 pouvant convenir pour la réalisation de l'invention, est celui des dispositifs de production de faisceaux laser utilisés dans les appareils de lecture, à faisceau laser, des disques communément désignés par l'expression *laser disques'. Le dispositif 1 est placé de telle sorte que le faisceau laser 2 soit dirigé de manière & traverser une zone dans laquelle se propagent les ondes électromagnétiques que l'on souhaite capter. Un système optique formé, par exemple, par. un -______prisme optique 3 est placé sur le trajet du faisceau laser 2 qui traverse ce prisme. Le prisme 3 est situé au voisinage de la base du faisceau 2, c'est-à-dire au voisinage du dispositif de production 1. L'axe longitudinal du prisme 3 est orthogonal ou sensiblement orthogonal i l'axe A du faisceau 2. Le prisme 3 peut être constitué par un barreau de matière plastique transparente ou autre matière équivalente à section polygonale. Les extrémités longitudinales 4, 5 du prisme peuvent être situées dans des plans orthogonaux à la direction des génératrices de ce prisme. Une fraction du rayonnement du faisceau laser est dispersée par ce prisme 3, et se dirige vers les extrémités 4, 5 pour sortir du prisme par lesdites extrémités, comme schématiquement représenté par des flèches UfO. Des éléments photosensibles uPM sont disposés latéralement par rapport au faisceau 2, de manière à se trouver en liaison optique avec les extrémités 4, 5 du prisme, pour recevoir une fraction du rayonnement du fais- ceau laser dispersé par le prisme. Les éléments photosensi- bles P sont avantageusement constitués par quatre photodétecteurs 6, 7, 8 et 9, notamment des phototransistors ou des photodiodes. Les quatre photodétecteurs sont couples deux par deux à chaque extrémité du prisme: les photodétecteurs 6 et 7 sont couplés optiquement à l'extrémité 4, tandis que les les photodétecteurs 8 et 9 sont couplés optiquement à l'extrémité 5. - Les photodétecteurs 6 et 8, situés respectivement au voisinage de chaque extrémité 4 et 5 du prisme, sont reliés à deux entrées d'un circuit additionneur 10. Les deux autres photodétecteurs 7 et 9, également situés au voisinage des deux extrémités opposées 4 et 5, sont reliés aux deux entrées d'un autre circuit additionneur 11. Les sorties des deux circuits additionneurs 10 et 11 sont relieés, par l'intermédiaire de dispositifs écrêteurs respectivement 12 et 13, notamment formés par des diodes pin, à deux entrées d'un amplificateur 14. Comme exemples de diodes pin, on peut donner celui des diodes pin référence BAV 90, pouvant travailler à des fréquences de l'ordre de 5 GHz. La sortie de l'amplificateur 14 est reliée à l'entrée d'un système d'amplification super-hétérodyne H d'un type disponible commercialement chez divers construc- teurs. La sortie H est reliée à l'entrée d'un diviseur écréteur 15. Ce diviseur 15 est du type diviseur à décades et permet, par une division selon un coefficient suffisant (par exemple supérieur à 10.10), d'éliminer dans les signaux recueillis, la fréquence propre du laser pour conserver la fréquence correspondant aux ondes électromagnétiques que l'on souhaite obtenir. L'action du diviseur 15 est schématiquement représentée sur la figure 3 qui comporte trois lignes horizontales représentant, en fonction du temps porté en abscisses, plusieurs trains de signaux soumis & des divi- sions successives qui, pour rendre plus simple la représentation schématique, sont des divisions par deux, alors qu'en réalité, un diviseur à décades assure une divi- sion par dix & chaque étage. La ligne supérieure de la figure 3 représente une succession de signaux principaux S1, S2, S3, S4 correspon- dant à la fréquence du faisceau laser qui est supérieure à celle des ondes électromagnétiques à capter. Un signal auxi- liaire al, &2, a3, â4, constituant en quelque sorte un sig- nal parasite, vient se loger sur les signaux principaux S1,...S4 du fait de 1l'action du champ électromagnétique environnant sur le faisceau laser. Lorsque l'on soumet les signaux S1,...S4 avec leurs parasites 1,..a4, représentés sur la ligne supérieure de la figure 3 à une division de fréquence, en raison d'un phénomène connu sous le nom de 'phénomène de redondance', la division porte sur les signaux principaux S1...S4, mais reste sans influence sur les signaux parasites. De ce fait, dans l'exemple simplifié d'une divi- sion par deux représentée sur la figure 3, on voit que sur la deuxième ligne, correspondant à une division par deux des signaux de la ligne supérieure, seuls subsistent les signaux principaux S1, S3, les deux autres signaux S2, S4 ayant été éliminés. Par contre, tous les signaux parasites al, &2, a3, &4 contenant les informations souhaitées provenant des ondes électromagnétiques à capter, sont conservés. La ligne inférieure de la figure 3 qui correspond à une nouvelle division par deux (pour simplifier), ne com- porte plus que le seul signal principal S1, alors que tous les signaux parasites &1...&4 sont conservés. Il apparaît donc que ce diviseur-écrêteur 15 va permettre d'éliminer les signaux à la fréquence du laser qui peuvent occasionner du bruit dans les amplificateurs sur les ondes électromagnétiques à capter. Les signaux obtenus à la sortie du diviseur 15 sont ensuite traités, et amplifiés pour obtenir la valeur des fréquences requises à l'utilisation. Deux sorties 16, 17 respectivement pour la modulation de fréquence (FM) et la modulation d'amplitude (AM) peuvent être prévues. La figure 2 illustre, sommairement, une réalisation d'un dispositif d'antenne, conforme & l'invention, destinée à servir d'antenne pour un moyen de transport, notamment d'antenne de toit. Ce dispositif comprend un boîtier 18, par exemple en forme de parallélépipède rectangle, dans lequel sont montés le dispositif 1 de production du faisceau laser, le prisme optique 3 disposé contre ce dispositif 1, transver- salement au faisceau. Les éléments photosensibles P sont également disposés dans le boîtier 18, en liaison optique avec les extrémités longitudinales du prisme 3. Les circuits électroniques de détection et d'amplification des signaux forment un ensemble 19 disposé vers le fond du boîtier 18. La sortie de cet ensemble électronique 19 est reliée, par un câble coaxial 20, dont la gaine de blindage est mise à la masse, au diviseur écrêteur 15 non représenté sur la figure 2. Le dispositif de production 1 du faisceau laser reçoit son énergie électrique à partir d'une alimentation régulée (non représentée) par exemple sous 9 volts (inten- sité maxi de l'ordre de 100 mA). Le boîtier 18 est muni, sur sa face 21 située du côté du prisme 3 opposé au dispositif 1, d'une tige 22 ou appendice, en matière transparente, dont l'axe est sensible- ment confondu avec l'axe A du faisceau laser. Cette tige 22, solidaire de la face 21, est destinée à traverser une paroi 23 de fixation munie d'un trou 24 pour le passage de cette tige 22. Cette paroi 23 peut être constituée, par exemple, par le toit d'un moyen de transport. La tige 22, réalisée par exemple en matière plas- tique transparente, peut avoir une forme cylindrique et com- porter, sur sa face extérieure, un filetage 25 permettant de visser un écrou 26 du côté de la paroi 23 opposé au bottier 18, pour assurer la fixation de l'ensemble, par serrage sur cette paroi 23. Une rondelle d'étanchéité 27 peut être prévue entre l'écrou 26 et la paroi 23, ainsi qu'entre la face 21 et la surface intérieure de ladite paroi 23. Lorsque le dispositif 1 est mis en fonctionnement, le faisceau laser 2, symboliquement représenté sur la figure 2, traverse la tige 22, de manière à se propager dans l'atmosphère o il subit l'action des champs électromagnétiques environnants. Les signaux fournis par les capteurs P sont traités, coumme expliqué précédemment, de telle sorte que les signaux électriques provenant des ondes électromagnétiques captées par le faisceau laser en soient extraits. Le dispositif à laser 1 utilisé peut être un dispositif à laser solide, qui émet un faisceau 2 sous un angle "(figure 1) d'environ 60. La longueur d'onde du fais- ceau laser peut etre inférieure à 500 nanomètres. Le dispositif d'antenne de l'invention n'ayant pas de support matériel véritable, puisqu'il est essentiellement constitué par un faisceau laser, est d'un poids et d'un encombrement réduits. Dans le cas d'un dispositif d'antenne destiné à un moyen de transport, la résistance à l'avancement d'un tel dispositif se trouve réduite. Le système optique, au lieu d'être constitué par un prisme, peut être constitué par un ou plusieurs miroirs réfléchissants disposés de manière à intercepter une partie du faisceau laser et à la renvoyer sur les éléments pho- tosensibles 6, 7, 8, 9. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'antenne pour réception d'ondes électromagnétiques caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif (1) de production d'un faisceau laser (2) en con- tinu dirigé de manière à être soumis aux ondes électromagnétiques, un système optique (3) placé sur le tra- jet du faisceau laser (2),au moins un élément photosensi- ble (P) disposé latéralement au faisceau laser, en liaison optique avec le système optique (3), de manière à recevoir une partie du faisceau laser, et des moyens de traitement (10 à 15, H) des signaux fournis par le ou les détecteurs photosensibles (P) permettant d'extraire les signaux élec- triques provenant des ondes électromagnétiques captées par le faisceau laser. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le système optique comprend un prisme (3) placé transversalement sur le trajet du faisceau laser. 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le système optique comprend un miroir réfléchissant disposé de manière à intercepter une partie du faisceau laser et à la renvoyer sur l'élément photosensible. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé par le fait que les moyens de traitement des signaux comprennent un système d'amplification super-hétérodyne (H) suivi d'un diviseur écréteur (15) qui permet, par une division selon un coeffi- cient suffisant, d'éliminer, dans les signaux recueillis, la fréquence propre du laser et de conserver la fréquence correspondant aux ondes électromagnétiques que l'on souhaite obtenir. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le diviseur (15) permet d'effectuer une division de la fréquence selon un coeffi- cient supérieur à 10.106 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend quatre éléments photosensibles (6, 7, 8, 9), notamment des phototransistors ou des photodiodes, couplés deux par deux & chaque extrémité du système optique, tandis que deux circuits addi- tionneurs (10, 11) & deux entrées sont prévus, les deux entrées d'un même circuit étant reliées, respectivement, & deux éléments photosensibles (6, 8; 7, 9) disposés respec- tivement & chaque extrémité (4, 5) du système optique. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les sorties des deux circuits additionneurs (10, 11) sont reliées, par l'intermédiaire de dispositifs écréteurs (12, 13), respectivement à deux entrées d'un amplificateur (14) dont la sortie est branchée sur l'entrée du système super-hétérodyne (H) suivi du diviseur écrêteur (15). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, destiné à servir d'antenne pour un moyen de transport, notamment d'antenne de toit, et à être fixé sur une paroi, caractérisé par le fait que l'ensemble du dispositif (1) de production du faisceau laser, du système optique (3) et des éléments photosensibles (P), est monté dans un bottier (18) destiné à être placé d'un côté de la paroi de fixation, ce bottier (18) étant muni, sur une face (21), d'une tige (22) en matière transparente au faisceau laser, l'axe de cette tige (22) étant sensiblement confondu avec celui du faisceau laser, ladite tige (22) étant destinée à traverser un trou (24) pour permettre d'une part, la fixation de l'ensemble sur ladite paroi (23) et d'autre part, le passage du faisceau laser et sa propagation dans un espace o se propagent les ondes électromagnétiques à capter. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait' que la tige (22) est munie d'un filetage (25) sur sa surface extérieure. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé par le fait que le disposi- tif (1) de production du faisceau laser est du type à laser il solide, par exemple du genre de ceux utilisés dans les dispositifs de lecture des disques communément appelés lasers disques". 11. - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le dispositif (1) de production du faisceau laser émet un faisceau sous un angle d'environ '. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé par le fait que la longueur d'onde du faisceau laser est supérieure à 500 nanomètres.