Brevet FR2620575A1 — publié le 19890317

Antenne pour ondes décamétriques, à dipôles et réflecteur formé de fils La présente invention se rapporte aux antennes pour ondes décamétriques, comportant des dipôles placés devant un réflecteur formé de fils parallèles tendus entre des pylônes. De telles antennes sont ccnnues ; elles sont plus particu lièrement utilises en émission de moyenne et grande puissance. Les antennes connues sont généralement constituées de deux pylônes haubanés ou auto-stables entre lesquels est tendu un réflecteur formé par une nappe verticale de fils horizontaux; cette nappe, qui est suspendue à un caténaire tendu entre les deux pylônes, est fixée d'un côté à l'un des pylônes et est tendue de l'autre côté par des systèmes à poulies et contrepoids où les poulies sont accrochées sur l'autre pylône ; les dipôles constituent une autre nappe, qui est maintenue devant le réflecteur par un caténaire similaire à celui du réflecteur avec des ensembles isolants nécessaires au fonctionnement. Ces antennes connues, dont un exemple sera décrit à l'aide de la figure 1, présentent différents inconvénients - les caténaires conduisent à un encombrement général, en largeur et en hauteur, nettement superieur à l'encombrement électrique de l'antenne, les caténaires autorisent des déformations importantes des nappes ; de telles déformations entrainent des variations de l'impédance d'entrée de l'antenne qui rendent l'antenne inutilisable à partir d'une vitesse de vent toujours très inférieur à la vitesse maximale pour laquelle la stabilité de l'antenne est assurée, - la réalisation d'antennes à très grand gain devient délicate compte-tenu de la complexité de la structure filaire de la partie rayonnante et du réflecteur, - la structure filaire de la partie rayonnante et du réflecteur est fortement sollicitée par les charges que constituent les dépôts de givre, - hisser ou affaler une antenne doit se faire avec d'extrêmes précautions et l'intervention dans les nappes est une opération complexe, - sur le plan de leur conception ces antennes ne sont pas modulaires car pour chaque type d'antenne il est nécessaire de refaire une étude des efforts appliqués aux haubans et aux pylônes, - l'amélioration du rapport des rayonnements avant et arrière, c'est à dire la réduction de la pollution radioélectrique, se fait en augmentant la densité des fils du réflecteur ; or ces fils qui doivent être tendus entre les deux pylônes ne peuvent dépasser un certain nombre sans amener des efforts inacceptables, en particulier sur la tête des pylônes La présente invention a pour but d'éviter ou, pour le moins, de réduire ces inconvénients. Ceci est obtenu, en particulier, en utilisant des pylônes sur lesquels sont directement fixés les dipôles. Selon l'invention une antenne pour ondes décamétriques comportant des dipôles A /2 ( > longueur d'onde centrale d'utilisation de l'antenne), deux pylônes verticaux, externes et un réflecteur plan vertical, forme de fils et disposé entre les pylônes externes, est caractérisée en ce qu'elle comporte n pylônes (n ' entier supérieur à zéro) verticaux internes, compris entre les pylônes externes, les n+2 pylônes étant espacés de À /2, sn ce que les dipôles sont fixés sur les n pylônes internes et en ce que les fils du réflecteur sont accrochés sur chacun des n+2 pylônes. La présepte invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ciaprès et des figures s'y rapportant, qui représentent: - la figure 1, une antenne selon l'art connu, - les figures 2 et 3, des vues de face et de dessus d'une antenne selon l'invention - les figures 4, 5 et 6, des vues plus détaillées dlélé- ments de l'antenne selon les figures 2 et 3. Sur les différentes figures les éléments correspondants sont designés par les mêmes repères. La figure 1, représente schématiquement, en vue de face, une antenne 4/6/0,5 - 6/7/9/11 MHz selon l'art antérieur > ; il s'agit, selon la définition électrique Internationale des antennes, dlune antenne destinée à fonctionner dans les bandes des 6, 7, 9, 11 MHz (ce qui donne environ une demi-longueur d'onde, ss /2, de 18m à la fréquence centrale de fonctionnement) et possédant 4 groupes de 6 dipôles a /2, superposés, tels que le dipôle Di, le dipôle le plus bas de chaque groupe étant à une hauteur égale à r , 5 A soit 18 mètres, par rapport au sol. Les groupes de dipôles sont décalés de 18 mètres les uns par rapport aux autres et, dans un même groupe, les dipôles sont disposés tous les 18 mètres. Deux pylônes verticaux P,P' de 140 mètres de haut, distants l'un de l'autre de 128 mètres et dont les haubans n'ont pas été représentés sur la figure 1, servent de support aux dipôles et à un réflecteur vertical R. Le réflecteur R est fait de fils conducteurs horizontaux dont une partie seulement a été représentée ; ce réflecteur est maintenu par un caténaire, Cr, et par un ensemble de câbles partiellement représentés, fixés au sol et sur le pylône P' ; le réflecteur est soumis à un effort de traction en direction du pylône P grâce à un ensemble de poulies, telles que A, solidaires du pylône P et de contrepoids, tels que B, accrochés à l'extrémité de câbles passant par les poulies ; le réflecteur R forme ainsi une première nappe verticale.De même les dipôles, tels que Di, forment une seconde nappe verticale grâce à un caténaire Cd et à un ensemble de câbles et d'isolateurs partiellemenf représenté ; cette seconde nappe est fixée au sol et sur-le pylône P' et est soumise a un effort de traction en direction du pylône P grâce au même sys tème de poulies, câbles et contre-poids que la première nappe. Des palonniers ou écarteurs, disposés en des endroits repérés T1 à T6, permettent de maintenir les deux nappes à une distance sensiblement constante l'une de l'autre. L'antenne selon la figure 1 occupe, entre ses poteaux P et P', une surface de 140 mètres de haut par 128 mètres de large. Les figures suivantes montrent comment, d'après l'invention, une antenne répondant à la même définition électrique internationale peut être réalisée dans des dimensions plus faibles et en évitant les efforts importants auxquels sont soumis les supports de l'antenne selon la figure 1. La figure 2 représente une antenne selon l'invention, vue de face. C'est une antenne 4/6/0,5 - 6/7/9/11 MHz comportant six pylônes, P, P1 A P4, P'. de 108 mètres de haut, décalés de iN 2 = 18 mètres les uns par rapport aux autres ; parmi ces six pylônes, deux, P et P', forment ce qui peut être appelé des pylônes externes et ne sont pas associés à des dipôles, tandis que les quatre autres sont respectivement associés à quatre groupes de six dipôles À /2, superposés, tels que le dipôle D. Un réflecteur plan R formé de fils sensiblement horizontaux, dont seule une partie a été représentée est accroché A l'arrière de chacun des six pylônes ce qui permet d'éviter l'utilisation d'un caténaire et réduit la portée à 18 mètres pour chaque élé- ment de fil accroché entre deux pylônes. Dans l'exemple décrit les fils sont à peine tendus entre les pylônes puisque, sur une distance inférieure à 18 mètres compte tenu de la largeur des poteaux, une flèche de l'ordre de un mètre est acceptée ; ceci représente une faible valeur, compatible avec les efforts Induits sur les pylônes par le vent maximum ; les déformations du réflecteur R sous l'action du vent et du givre, n'ont qu'une influence négligeable sur l'impédance d'entrée de l'antenne.Une telle structure réduit de façon considérable les efforts de tension auxquels sont soumis les pylônes, par rapport à une structure selon la figure 1; de même la répar íition des efforts est continue sur toute la hauteur du support puisque la répartition des fils est régulière et que l'absence de caténaire évite l'application d'efforts très élevés au sommet des pylônes. Il est à noter, sur la figure 2, les fils verticaux, très partiellement représentés qui sont fixés aux fils horizontaux pour maintenir l'écart entre ces derniers. La fixation des dipôles sur les pylônes sera précisée à l'aide des figures suivantes Comme il est indiqué sur la figure 2 cette antenne occupe, entre ses supports P et P' , une surface de 118 mètres de haut par 90 mètres de large, ce qui est nettement inférieur aux dimensions correspondantes de l'antenne selon la figure 1. De plus, du fait que les fils du réflecteur R sont accrochés entre des supports très rapprochés il n'est pas nécessaire de les tendre fortement entre leurs points d'appui pour que leur flèche soit réduite à une valeur acceptable. La figure 3 est un schéma, en vue de dessus, de l'antenne de la figure 2. Cette figure montre que les dipôles tels que D et les fils du réflecteur R sont directement fixés sur les pylônes P1 à P4. Chaque pylône, de section triangulaire, est haubane à ses angles par des haubans tels que Ha, Hd, Hg. Les figures 4 et 5 montrent le pylône P4 avec seulement les dipôles et les haubans qui lui sont associés et, pour la figure 5, le réflecteur R. La figure 4 montre, en perspective, le pylône P4 qui est haubané à trois hauteurs différentes par trois haubans avant, Ha, Hb, Hc, par trois haubans arrière droits, Hd, He, Hf, et par trois haubans arrière gauches Hg, Hh, Hi ; ces haubans, comme il ressort mieux de la figure 5 qui est une vue de dessus, sont disposés dans trois demi-plans verticaux à environ 120 degrés les uns des autres ; il est à noter que, pour éviter les intersections de haubans, l'angle, par rapport aux haubans avant, des haubans arrière droits est légèrement différent, en valeur absolue, de celui des haubans. arrière gauches. La figure 5 montre également un fil du réflecteur R, tel qu'il est fixé sur la face arrière du pylône alors que les dipôles, tels que D, sont fixés sur l'arrête opposée à cette face et sont soutenus par un hauban tel que H. Les pylônes P1 à P4 étant tous identiques et les pylônes P et P' correspondant aux pylônes P1 à P4 sans les dipôles, ce qui a été dit ou qui va être dit sur le pylône P4 peut être adapté aux autres pylônes; de même, les dipôles étant tous identiques, ce qui a été ou va être dit sur le dipôle D est valable pour les 23 autres dipôles de l'antenne décrite. La figure 6 est une vue en perspective montrant le dipôle D des figures 4 et 5. Ce dipôle qui constitue un organe rayonnant élémentaire de l'antenne est un dipôle À/2, replié. Le dipôle est réalisé à partir de tubes métalliques un bras support horizontal, T, dont une extrémité est solidaire du pylône P4, un tube arrière K3, D, K4, horizontal, perpendiculaire au bras T et soudé en son milieu sur l'autre extrémité du bras T, un tube avant, K1, El, E2, K2, parallèle au tube arrière et interrompu dans une zone située en son milieu et deux tubes G1, G2 formant court-circuit entre le tube avant et le tube arrière auxquels ils sont soudés, un tube J qui prolonge le tube T en direction du milieu interrompu du tube avant et sur lequel sont fixés, par leur pointe, deux isolateurs M et N, en forme de V dont les extrémitées opposées aux pointes sont respectivement rendues solidaires des deux parties du tube avant entourant la zone d'interruption ces isolateurs M et N ainsi que les courts-circuits G1, G2, assurent la rigidité mécanique du dipôle. La zone d'interruption constitue le point d'alimentation du dipôle ; les deux conducteurs Q1 et Q2 d'une ligne d'alimentation, Q, y aboutissent La ligne d'alimentation Q du dipôle D est ramenée au sol en longeant l'arrière du pylône P4 oii elle est accrochée en des points régulièrement espacés, pour eviter tout déplacement ; la ligne aurait également pu être ramenée au sol en longeant l'arrête avant du pylône ou en passant à l'intérieur du pylône. Dans cette réalisation, chaque dipôle ayant sa propre ligne d'alimentation, dispose, à la base du pylône, d'un point d'alimentation qui lui est propre et il est ainsi possible de réaliser toute combinaison d'alimentation des divers dipôles en vue de modifier le diagramme de rayonnement de l'antenne ; s'il n'est pas envisagé de modifier ce diagramme, l'alimentation de certains dipôles peut s'effectuer en parallèle et le nombre d'accès au pied des pylônes s'en trouve réduit. Le hauban H assure une liaison mécanique entre, d'une part, le point commun au bras T et au tube avant, et, d'autre part, le haut du pylône. La réalisation d'un dipôle replié, en fonction de caractéristiques électriques à obtenir, relève du domaine de l'art connu ; toutefois la réalisation mécanique particulière qui vient d'être décrite présente certains éléments spécifiques spécialement étudiés en fonction de l'antenne à réaliser. En effet la réalisation selon la figure 6 constitue un montage spécialement opte, gracie à sa rigidité, à résister aux efforts dus aux vents et au givre.De plus il est à noter que le dipôle présente un plan de symétrie vertical, perpendiculaire au réflecteur plan R et dont la trace XX a été indiquée sur la figure 5 ce plan est situé dans une zone neutre ou le potentiel est égal à zéro et l'alimentation se fait de manière symétrique par rapport à ce plan grâce aux conducteurs QI et Q2 ; ainsi le plan de symétrie peut contenir des conducteurs métalliques (bras T et tube J) qui ne participent pas au rayonnement puisqu'aucun courant n'est induit dans ces conducteurs ; le dipôle, du point de vue électrostatique, est relié à la terre par le bras T et le pylône P4. Par rapport au plan de masse que constituent les pylônes avec les fils du réflecteur R, le dipôle se trouve à une distance sensiblement égale à À /4, comme indiqué sur la figure 5. Par ailleurs le système de deux tubes X3, E, K4 et X1, El, E2, K2 evec courts-circuits G1, G2 fait du dipôle D un dipôle épais dont la longueur mécanique, L, telle qu'indiquée sur la figure 5, est inférieure à sa longueur électrique ; ceci permet un espacement de r /2 des pylônes selon les figures 2 et 3 sans que les dipôles d'un même niveau se La présente invention n'est pas limitée à l'exemple qui vient d'être décrit, c'est ainsi, en particulier, que le nombre de pylônes porteurs de dipôles peut être inférieur ou supérieur à 4 ; la réalisation d'une antenne ne nécessite qu'une étude d'implantatior: sur le sol, quel que soit le nombre de pylônes qu'elle doit comporter, à partir du moment où ont été réalisés les modules que constituent les pylônes externes sans dipôles, tels que P et P', et les pylônes internes porteurs de dipôles, tels que P1 ^. P4. De même les dipôles et les bras supports peuvent être réalisés non pas avec des tubes mais à partir d'autres types de poutres et en particulier des poutres en treillis. Quant aux pylônes il est, par exemple, possible d'employer des modules 1/8/0,5 pour les bandes de fréquences 6/7/9/11 MHz, c'est à dire des modules à 8 dipôles superposés utilisant des pylônes d'une hauteur de 154 mètres au dessus du sol ; un tel nombre de dipôles est très difficile à atteindre, å ces fréquences, avec une antenne du type de la figure 1, en raison des efforts auxquels sont soumis les deux pylônes pour tendre les nappes du réflecteur et des dipôles ; éventueflement il est aussi possible d'associer des pylônes ne comportant pas tous le même nombre de dipôles mais l'antenne perd alors son caractère parfaitement modulaire Les dipôles, tels que le dipôle D de la figure 6, pourraient, au lieu d'être horizontaux, être pivotés de n'importe quel angle autour du tube K3, E, K4. L'antenne peut également être équipée de dipôles > /2 de type classique étant entendu que les dipôles décrits ci-avant sont tout particulièrement bien adaptés à la réalisation d'antennes selon l'invention, en particulier du fait qu'ils ne nécessitent pas d'être isolés de leur pylônes porteur. Il est de plus à noter que, dans un champ d'antennes, un pylône externe, tel que P ou P' peut être commun à deux antennes adjacentes. REVENDICATIONS 1. Antenne pour ondes décamétriques comportant des dipoles / /2 (D) ( À longueur d'onde centrale d'utilisation de l'antenne), deux pylônes verticaux, externes (P, P') et un réflecteur plan (R) vertical, formé de fils et disposé entre les pylônes externes, caractérisée en ce qu'elle comporte n pylônes (P1-P4) (n : entier supérieur à zéro) verticaux internes, compris entre les pylônes externes (P, P') , les n+2 pylônes (P, P', P1-P4) étant espacés de À/2, en ce que les dipôles (D) sont fixés sur les n pylônes internes (Pl-P4) et en ce que les fils du réflecteur (R) sont accrochés sur chacun des n+2 pylônes 2.Antenne selon la revendication 1, dans laquelle les dipôles (D) sont des dipôles rigides, repliés, à plan de symétrie vertical (XX) perpendiculaire au réflecteur plan, caractéri sée en ce que chaque dipôle (D) est relié, par un bras rigide (T) situé dans son plan de symétrie, à l'un des pylônes internes (P1-P4) et comporte deux extrémités situées de part et d'autre et en voisinage du plan de symétrie, et en ce qu'une ligne d'ali- mentation (Q), disposée sensiblement dans le plan de symétrie du dipôle, l'alimente entre ses deux extrémités. 3. Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque dipôle (D) est également relié par un hauban (H) au pylône interne sur lequel il est fixé. 4. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les n+2 pylônes (P, P', P1-P4) sont haubanés par des haubans (Ha-Hi) répartis dans trois demi-plans verticaux sensiblement à 120 degrés les uns des autres, l'un de ces plans étant perpendiculaire au réflecteur plan (R) et situé devant l'antenne. 5. Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque dipôle (D) a sa propre ligne d'alimentation (Q) et en ce que cette ligne descend jusqu'au pied du pylône (P4) qui porte le dipôle considéré.