Brevet FR2588697A1 — publié le 19870417

L'invention concerne une antenne radioélectrique en réseau d'éléments répartis suivant une périodicité logarithmique, capable démettre ou de recevoir, sur une large bande des ondes décamétri -ques, un champ radioélectrique en polarisation verticale. De telles antennes sont utilisées notamment pour les radi -ocommunications de point à point à très grande distance par pro pagation,ionosphérique, ou à moyenne distance par onde de sol.Dans le cas ou une station doit assurer des liaisons de types differents, il arrive même que l'on déborde sur la partie des ondes hectométriques les plus courtes. Les antennes connues utilisent généralement un pylône, à I'arriere de l'antenne, qui supporte, accroché à son sommet, un cable caténaire en matériau diélectrique auquel sont suspendus les élément rayonnants du réseau, ltextrémité avant du câble caténaire étant, elle, soutenue par un poteau en matériau diélectrique. Pour les plus grandes des antennes, un poteau intermédiaire, également en matériau diélectrique, est encore ajouté.Ces structures sont très encombrantes, coûteuses, difficilesà installer et par conséquent à déplacer L'invention a pour objet des antennes en réseau périodique logarithmique à polarisation verticale du champwélectrique moins en -combrantes, plus économiques, plus faciles à installer, et permet -tant de déplacer plus facilement la station. Les antennes en réseau vertical suivant l'invention compor -tent des éléments rayonnants soutenus chacun par une strcture auto porteuse L' absence de pylone arrière et de poteaux diminue la hauteur maximale de l'ensemble et l'encombrement du sol. Les éléments rayon -nants sont soutenus soit par des pylônes, soit par des mâts métalli -ques ou diélectriques dont les progrès de la technique rendent le coût de fabrication peu élevé et qui sont faciles à installer et à démonter, rendant possible l'exploitation d'une station dans une campagne de prospection, par exemple. Les antennes suivant l'invention utilisent avantageusement des pylônes légers ou des mâts constitués par des poutrelles modu -laires dont l'interchangeabilité facilite la maintenance ou la modi -fication éventuelle des antennes en rapport avec leur utilisation. D'autres particularités et avantages apparatront dans la des -cription suivante d?une réalisation d'antenne conforme à l'invention, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins an -nexés parmi lesquels : La figure i représente une vue schématique latérale d'une an -tenne suivant l'invention, La figure 2 représente un élément rayonnant supporté par un mât en matériau diélectrique, La figure 3 représente un élément rayonnant supporté par un pylône métallique léger en trellis, La figure 4 représente an dispositif d'alimentation réalisant la connexion radioélectrique de la ligne d'alimentation à l'un des éléments rayonnants, La figure 5 représente le même dispositif d'alimentationS vu en coupe, La figure 6 représente un détail de la liaison entre le dispo -sitif: d'alimentation et la ligne d'alimentation. En référence à la figure, une réalisation d'une antenne sui -vant l'invention, capable de fonctionner en émission ou en réception, avec des ondes radioélectriques de fréquences comprises entre 2 et 30il (soit de longueurs d'onde comprises entre 150 et 10 mètres) est cons -tituée dlun réseau rectiligne de 14 éléments rayonnants unipolaires verticaux désignés 1 à 14. Les hauteurs des éléments croissent en pro -gression géométrique d'environ 1,10 m pour l'élément 1 à environ 36,6m pour ltélément 14.Les écartements entre les axes verticaux des élé -ments croissent également suivant une progression géométrique dlen-- -viron 1w05 m entre les éléments 1 et 2 à environ 23,5 m entre les 13 et 14 Les éléments rayonnants de faibles hauteurs, 1 à 6 dans la réalisation précédemment décrite de l'invention, sont soutenus par des structures autoporteuses constituées par des mâts, cylindriques par exemple, en matériau diélectrique tel qu'une résine de polyester armée de fibre de silice ou de carbone dont la rigidité relative est suffisante pour permettre de se passer de haubans. Les éléments rayonnants de hauteurs moyennes, 7 à 12 dans la réalisation décrite, sont soutenus par des structures autoporteuses constituées par des mâts en matériau identique à celui des mâts des éléments i à 6 qu'on vient de décrire, mais qui sont équipées de hau -bans pour limiter la flexion transversale, par exemple au nombre de trois pour les mAts des éléments 7 à 10 et au nombre de quatre pour les mâts des éléments il et 12. Pour les antennes les plus grandes, telle que celle qui est décrite, qui doit fonctionner jusque sur les ondes débordant de la bande des ondes décamétriques au sens strict, en empiètant sur la partie la plus courte des ondes hectométriques, les rayonnants les plus hauts, 13 et 14 dans la réalisation décrite, sont soutenus par des structures autoporteuses constituées par des pylônes métalliques légers en trellis équipés de trois haubans par exemple. Grâce à ces strustures autoporteuses soutenant individuel; -lement les éléments rayonnants, les plus grandes antennes logari -thmiques verticales suivant l'invention, telle la réalisation décrite, présentent des caractéristiques de champ rayonné et d'impédance d'utilisation très régulières sur toute la gamme de fréquences de 2 à 30 MEz, avec un plan de sol de surface réduite, ne dépassant pas 130 m de longueur et 75 m de plus grande largeur, par exemple. La hauteur maximale ne dépasse pas 40 m, ce qui est avantageux relati -vement aux conditions d'environnement, à la robustesse et aux faci -lités d'installation et d'intervention en cas d'avarie. Ces dernieres facilités sont particulièrement augmentées par le fait que les mâts sont constitués de poutrelles modulaires assem -blables l'une à l'autre et facilement interchangeables, comme la fi oguie 2 en présente un exemple. De même, les pylônes tels que ceux des éléments rayonnants 13 et 14 de la réalisation décrite sont constitués de poutrelles modulaires assemblables l'une à l'autre et facilement interchangeables, comme la figure 3 en présente un exemple. Revenant à la figure 1, la réalisation décrite d'une antenne suivant l'invention est composée par l'alignement des 14 structures autoporteuses précédemment détaillées, érigées verticalement à partir de plots d'encastrement 21 sur lesquels est attachée une ligne de mas- -se 22 en métal bon conducteur de l'électricité. A cette ligne de mas -se 22 sont connectés des brins de câble 23 également bonaconducteurs de l'électricité, constituant un plan de sol conducteur de très bon -ne qualité pour les ondes radioélectriques utilisées. La même ligne de masse 22 est également connectée aux extrémités inférieures des éléments rayonnants 1 à 14, successivement. Chaque élément rayonnant, tel que 10, est par exemple constitué par 3 câbles en alliage métallique du type "almélec" fixés au sommet dela structure autoporteuse correspondante, les 2 câbles extérieurs 24 et 25 descendant en forme de chevron vers le sol où ils sont raccordés à la ligne de masse, et le câble intérieur 26 descendant entre les premiers câbles vers un dispositif d'alimentation auquel il est raccordé pour assurer le cou -plage de l'énergie radioélectrique entre l'élément rayonnant et une ligne d'alimentation 28 dont l'extrémité distante est reliée aux émetteurs ou récepteurs fonctionnant avec l'antenne. Dans le cas des éléments rayonnants 13 et 14 (figure 3) seuls 2 câblés en chevron sont fixés au sommet du pylône métallique, celui -ci constituant le conducteur intérieur raccordé au dispositif d'alimentation. Pour chaque élément rayonnant, le dispositif d'alimentation est constitué par des segments de câble 31, 32 qui sont les parties de la ligne d'alimentation 28 voisines de cet élément etqui relient les ar -matures similaires 34 de coupleurs capacitifs, tel que le coupleur 36, dont les autres armatures 38 sont connectées chacune au conducteur intérieur de l'élément rayonnant correspondant. Le coupleur capacitif 36 est de préférence réalisé par un condensateur tubulaire à armatures coaxiales, l'armature de ligne 34, intérieure, étant un tube de cuivre, et l'armature extérieure 38, un tube d'aluminium, comme on peut le voir mieux sur la figure 4. L'armature extérieure 38 est fermée, à chaque extrémité, par un couvercle isolant 40 traversé, au voisinage de son centre par l'armature intérieure 34 qui se trouve ainsi maintenue.La même armature extérieure 38 est fixée au cable intérieur 26 de l'élé -ment rayonnant par une pièce d'assemblage et de continuité électrique 41 constituée par une plaque métallique 42, munie de serre-câble 43 qui l'assujétissent fermement au câble 26, et par les brides métalliques latérales 44 soudées à la plaque 42 qui sont maintenues en contact étroit avec la surface de l'armature extérieure 38 par des colliers de serrage 45, par exemple. Dans le cas des éléments rayonnants tels que 13 et 14 supportés par des pylones métalliques, chaque plaque métal -liquer42 est assujéttie à une tige du trellis du pylône correspondant par des cavaliers appropriés jouant le meme rôle que les serre-câbles 43. En référence aux figures 4, 5 et 6, l'armature intérieure 34 du coupleur 36 dont chaque extrémité déborde d'un couvercle 40 est ter -minée à une telle extrémité par un embout 46 en laiton, brasé sur le tube de cuivre. L'embout 46, de forme générale cylindrique, comporte à son extrémité un méplat 47 percé d'un trou qui permet de le connecter mécaniquement et électriquement par un boulon 48 à une cosse 49 sertie sur l'extrémité du segment de câble 31 ou 32 correspondant. Ainsi, la suite des segments de câble tels que 31 ou 32 qui relient les armatures intérieures similaires 34 des coupleurs capacitifs 36 correspondant aux éléments rayonnants successifs 1 à 14, constitue la ligne d'alimentation 28 qui est tendue, en référence à la figure 1, entre 2 piquets 51 et 52 situés respectivement à l'avant et à l'arrière de l'antenne. La ligne d'alimentation 28 est en outre suspendue à un câble porteur en plastique polymère 29, également tendu entre les piquets 51 et 52, par l'intermédiaire de supports isèlants 54 répartis con -venablement sur la longueur de la ligne. D'autres isolateurs 55 sont avantageusement intercalés entre la ligne d'alimentation 28 et les différents câbles en chevron 24 et 25 des éléments rayonnants à leurs points de voisinage avec la ligne. Il est clair que des modifications peuvent entre apportées à la réalisation de telles antennes, par exemple, la diminution du nom -bre des éléments rayonnants quand on veut fonctionner sur une gam- -me de fréquences moins étendu, sans pour cela sortir du cadre de l'in- -vention. REVENDICATIONS 1 . Antenne radioélectrique pour ondes décamétriques, du type en réseau d'éléments rayonnants en polarisation verticale, à périodicité logarithmique, caractérisée en ce que les éléments rayonnants sont soutenus chacun par une structure autoporteuse. 2 . Antenne radioélectrique suivant la revendication 1, caracté -risée en ce que la structure autoporteuse d'un certain nombre d'élé -ments rayonnants est un mât en polymère diélectrique armé. 3 . Antenne radioélectrique suivant la revendication 22 caracté -risée en ce que la structure autoporteuse est un mât en polymère armé de fibres de silice. 4 . Antenne radioélectrique suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la structure autoporteuse est un mat en polymère armé de fibres de carbone. 5 . Antenne radioélectrique suivant la revendication 1 caractérisée en ce que la structure autoporteuse d'un certain nombre d'éléments rayonnants est un mât constitué de poutrelles métalliques. 6 . Antenne radioélectrique suivant la revendication 5, carctérisée en ce que les poutrelles métalliques sont formées par des trellis et sont maintenues verticales par des haubans. 7 . Antenne suivant l'une des revendications 1 et 6, caractérisée en ce que chaque élément rayonnant supporté par une structure auto -porteuse est constitué par au moins un conducteur électrique. 8 o Antenne suivant la revendication 7, caractérisée en ce que chaque élément rayonnant est constitué par 3 câbles en almélec fixés au sommet de la structure autoporteuse correspondante, les 2 câbles extérieurs descendant en forme de chevron vers le sol où ils sont rac -cordés à une ligne de terre, et le câble intérieur descendant entre les premiers câbles vers un dispositif d'alimentation auquel il est raccordé. 9 . Antenne suivant la revendication 8, caractérisée en ce que le dispositif d'alimentation est constitué par une ligne d'alimen- -tation suspendue à faible distance du sol et reliant les armatures similaires de condensateurs électriques dont les autres armatures sont connectées chacune à l'un des éléments rayonnants de l'antenne. 10 0 Antenne suivant la revendication 9, caractérisée en ce que les condensateurs sont formés d'armatures cylindriques coaxiales,les armatures intérieures étant reliées à la ligne d'alimentation, et les armatures extérieures étant connectées aux éléments rayonnants.