Brevet FR2609214A1 — publié le 19880701

ANTENNE A LARGE BANDE, UTILISABLE EN ONDES METRIQUES La présente invention se rapporte aux antennes à large bande, utilisables en particulier, en ondes métriques, c'est-à-dire dans la bande dite VHF, d'après les initiales des mots anglo-saxons "Very High Frequency". La présente invention se rapporte plus particulièrement à une antenne de faible encombrement, facile à réaliser, donc d'un prix de revient peu élevé, et présentant, entre autres, un diagramme de rayonnement vertical stable. Pour réaliser une antenne VHF de faible encombrement il est connu d'utiliser une antenne fouet courte afin d'assurer une bonne stabilité du diagramme de rayonnement et, afin d'éviter un R.O.S. (rapport d'onde stationnaire, appelé standing-wave ration ou S.W.R. dans la littérature anglo-saxonne) trop élevé, il est connu d'utiliser un atténuateur série dans la boîte d'antenne pour masquer le R.O.S. vu par Pémetteur couplé à l'antenne. Cet atténuateur réduit le rendement de l'antenne et dégrade donc le bilan de la liaison effectuée avec cette antenne. I1 est également connu d'utiliser une antenne fouet associée à des circuits d'adaptation d'impédance, préréglés par bandes de fréquences; un dispositif de commutation, déclenché en fonction des fréquences de Pémetteur couplé à l'antenne, assure la mise en service du circuit d'adaptation correspondant à la bande de fréquences de travail. Cette solution donne de bons résultats en particulier pour la largeur de bande mais elle est plus coûteuse et plus vulnérable aux pannes que la précédente, du fait qu'elle nécessite plus de circuits et que ces circuits doivent être commutés. Il est aussi proposé d'utiliser une antenne fouet dans laquelle des réactances, surtout du type condensateurs, sont insérées en série le long du fouet dans le but de réduire le R.O.S. dans la bande des fréquences de travail. Cette solution permet d'obtenir une bonne largeur de bande à condition d'utiliser un fouet de longueur suffi sante: de une à plusieurs fois la longueur d'onde correspondant à la fréquence centrale de travail; par contre cette grandeur longueur de fouet est incompatible avec une bonne stabilité du diagramme de rayonnement vertical. La présente invention a pour but d'éviter ou, pour le moins, de réduire les inconvénients susmentionnés. Ceci est obtenu par une géométrie particulière d'antenne et en utilisant des réactances localisées. Selon l'invention une antenne conique à large bande, utilisable, en particulier, en ondes métriques, comportant une partie rayonnante avec n (n entier supérieur à 1 et inférieur à 4) brins rayonnants régulièrement disposés selon des génératrices d'un cône à pointe tournée vers le bas, est caractérisée en ce que l'angle au sommet du cône est inférieur à 30 degrés et en ce qu'elle comporte: des condensateurs insérés dans les brins pour réduire le rapport d'onde stationnaire dans la bande de fonctionnement de l'antenne, et un transformateur d'impédance branché entre la partie rayonnante, un plan de sol et une ligne d'alimentation, pour assurer une adap tation impédance entre la partie rayonnante et la ligne d'alimentation. La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et de la figure s'y rapportant qui représente une antenne selon l'invention. La figure représente une antenne avec sa partie rayonnante, 1, et sa ligne d'alimentation F (feeder dans la littérature anglosaxonne) à laquelle elle est couplée par un circuit d'adaptation T. L'antenne décrite est destinée à travailler dans la bande 3090 MHz; la partie rayonnante 1 se compose de deux brins rayonnants, rectilignes (2, 3), disposés en V dans un plan vertical et peut donc être considérée comme une antenne conique à pointe tournée vers le bas et dont les deux brins sont régulièrement répartis selon deux génératrices d'un cône. La longueur des brins est de 2,37 mètres ce qui correspond à 0,4 fois la longueur d'onde relative à la fréquence de 52 MHz qui est la fréquence centrale dans la bande de travail -nsidérée; l'angle que font les deux brins est de 7 degrés. Chacun brins comporte cinq tronçons conducteurs séparés par des cone. sateurs; les éléments, dont les valeurs sont indiquées ciaprès, se Trouvent ainsi en série pour constituer, de la base vers le sommet be l'antenne, respectivement dans les brins 2 et 3: - deux tronçons conducteurs Al, Al' de 41 cm chacun; - deux condensateurs C1, Cl1 de 17,9 pF, - deux tronçons A2, A2' de 45 cm, - x condensateurs C2, C2' de 182 pF, tronçons A3, A3' de 45 cm, - condensateurs C3, C3' de78 pF, - I tronçons A4, A4' de 45 cm, rl condensateurs C4, C4' de 47 pF, - ae;x tronçons AS, A5' de 59 cm. Les conducteurs constituant ces tronçons ont un diamètre de 10 mm et sont en cuivre; les condensateurs sont des condensateurs classiques, soudés sur les extrémités des tronçons. Dans une autre version, actuellement à l'étude, les tronçons sont en fibres de verre métallisées et les condensateurs sont obtenus par insertion de rondelles de diélectrique entre les extrémités en regard de deux tronçons successifs. Le circuit d'adaptation T disposé entre la base de l'antenne 1 et le sol, S, est constitué par un transformateur à large bande, du type quadrupleur d'impédance, réalisé sous forme d'un bobinage à point milieu monté sur un tore en ferrite; il permet l'adaptation entre l'impédance caractéristique de la ligne d'alimentation F, d'une valeur de 50 ohms, et l'impédance d'entrée, d'une valeur de 200 ohms, de l'antenne qui vient d'être décrite.Ce circuit d'adaptation amène une inductance de 1 microhenry sur l'entrée de l'antenne; avec cette inductance et les valeurs de condensateurs qui ont été indiquées plus avant le R.O.S. a été rendu au maximum égal à 2,6 dans la bande de fonctionnement de l'antenne, avec un diagramme de rayonnement vertical très stable; comparé au gain d'un fouet vertical, au sol, d'une longueur égale au quart de la longueur d'onde relative à la fréquence centrale de travail, le gain de cette antenne est inférieur de 0,06 dB à 30 MHz et supérieur de 0,22, 0,64, 1,21, 1,86, 2,30 et 1 dB respectivement aux fréquences 40, 49, 59, 69, 78 et 90 MHz. L'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit, c'est ainsi que le nombre de tronçons dans un brin peut être différent de quatre et que l'angle du V peut être différent de 7 degrés sans toutefois dépasser 30 degrés; de même il peut être envisagé de réaliser une antenne à -trois brins rayonnants régulièrement disposés selon les génératrices d'un cône dont la pointe serait tournée vers le bas et dont l'angle au sommet serait faible: inférieur à 30 degrés; la' aussi il faudrait sectionner les brins à l'aide de condensateurs et prévoir un transformateur d'impédance, en optimisant les valeurs des condensateurs et de l'inductance amenée par le transformateur pour rendre minimum le R.O.S. maximum dans la bande des fréquences de travail de l'antenne. L'antenne selon la présente invention est destinée à équiper des stations fixes ou mobiles assurant des liaisons en ondes métriques; elle est également destinée à constituer des antennes de radiodiffusion à petite puissance, notamment dans la bande des ondes décamétriques. REVENDICATIONS 1. Antenne conique à large bande, utilisable, en particulier, en ondes métriques, comportant une partie rayonnante (1) avec n (n entier supérieur à 1 et inférieur à 4) brins rayonnants (2, 3) régulièrement disposés selon des génératrices d'un cône à pointe tournée vers le bas, caractérisée en ce que l'angle au sommet du cône est inférieur à 30 degrés et en ce qu'elle comporte: des condensateurs (C1-C4, C1'-C4') insérés dans les brins pour réduire le rapport d'onde stationnaire dans la bande de fonctionnement de l'antenne, et un transformateur d'impédance (T) branché entre la partie rayonnante (1), un plan de sol (S) et une ligne d'alimentation (F), pour assurer une adaptation d'impédance entre la partie rayonnante et la ligne d'alimentation. 2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que n est égal à 2, les brins rayonnants (2, 3) constituant un V vertical. 3. Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce que le transformateur d'impédance (T) est quadrupleur d'impédance.