Brevet FR2623022A1 — publié le 19890512

ANTENNE RIDEAU A ANGLE DE SlTE, REGLABLE La présente invention ronrer1)e une antenne a rideau de doublets horizontaux, à m colonnes (n, entier positif) de n doublets (n entier supérieur à 2) dont la déviation verticale, c'est-à-dire l'angle de site, est réglable entre zéro degré et environ 30 degrés. Il est connu de modifier l'angle de site d'une antenne rideau en modifiant la répartition de puissance entre les doublets de chaque colonne de doublets q de l'antenne la modification de l'angle de site, å moins d'être très faible, nécessite un déséquilibre notable entre les puissances reçues par les divers doublets ce qui, en fait, amene rapidement à ne plus alimenter certains doublets dans chaque colonne ; il y a donc sous-emploi de l'antenne et Je nombre des angles de site obtenus est limité en raison de la complexité de réalisation et du prix de revient. Il est également connu 3e moo1ifier l'angle de site d'une antenne rideau en modifiant la phase des courants entre les doublets d'une même colonne, ceri étant obtenu en inversant le sens des courants dans les lignas d'alimentation symétriques des doublets, c'est-a-dire par des modifications de 1800 de la phase des courants. La encore les possibilités de réglage sont limitées et, de plus, le réglage c'est vnlable que pour une bande limitée de fréquences. Ces différentes antennes (n. .11 maximum d'angle de site qui varie avec la bande d'utilisation de l'antenne. La présente invention a pour but d'éviter, ou, pour le moins. de réduire fortement ces inconvénients. Ceci est obtenu grace a un dispositif de réglage de la phase des doublets avec des écaris de phase nettement inférieurs a 1800 entre les doublets consécutifs d'lino même colonne. La présente invention a pour objet une antenne rideau à m colonnes (m entier positif) de n doublets (n entier positif supérieur à 2), caractérisée en ce que, pour permettre un réglage de son angle de site, elle comporte m dispositifs de réglage associés respectivement au,Y m colonnes pour déterminer, à partir du doublet le plus bas de rhaque colonne, un déphasage &alpha; ( ( &alpha; valeur donnée comprise entre 0 et - 900) d'un doublet au doublet suivant de la colonne quels que soient les deux doublets sueeessifs de la colonne et quelle que soit la colonne, les m dispositifs de réglage étant formés de tronçons de ligne de longueurs réglables inséras dans les lignes d'alimentation des doublets. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront a l'aide de la description ci-après et des figures s'y rapportant qui représentent - la figure 1, un schéma destiné à faciliter l'explication du principe de fonctionnement d'une colonne de doublets d'une antenne selon l'invention, - la figure 2, un schemn d'un dispositif de réglage qui fait partie d'une antenne selon l'invention, - la figure 3, un schéma d'un autre dispositif de réglage, - la figure 4, une antenne selon l'invention utilisant des dispositifs de réglage selon la figure 2. Sur les différentes figures les éléments correspondants sont désignés par les mêmes repères. le problome, auquel i:) description qui suit "a proposer une solution, est celui cie la déviation verticale du diagramme de rayonnement des antennes rideau et, principalement des antennes rideaux utilisées en ondes décamétriqiies. Ces antennes comportent un réseau de doublets demi-onde horizontaux disposés dans un plan vertical au dessus du sol ; ces doublets sont disposés clans un plan vertical et sont arrangés en colonnes et on lignes. Selon le Comité Consultatif International des Radi CCIR)la désignation d'une telle antenne est de la forme H R (S) (T) m/n /d B1/B2/--- où H signifie polarisation boriontale, R, présence d'un réflecteur, S (initiale du mot anglo-saxon SLEW). possibilité de déviation horizontale du diagramme de rayonnement, T(initiale du mot anglo-saxon TILT), possibilité de déviation verticale du diagramme de rayonnement. m, nombre de doublets demi-onde par ligne c'est-à-dfre sur une même horizontale, n, nombre de doublets demi-onde par colonne r est-a-dire sur une même verticale (soit, au total m x n doublets pour l'antenne), hauteur, en longueur d'onde, du doublet le plus bas au-dessus du sol, BA/B2 --- bandes de fonctionnement de l'antenne. La figure 1 représente une colonne de n (n : entier supérieur à 2) doublets demi-onde, D1 a Dn, d'une antenne rideau. Ces doublet sont, de façon classique, à une distance les uns des autres égale à la demi-logueur d'onde moyenne de travail de l'antenne, #/2 , le doublet le plus bas, c'est-à-dire le doublet D1, est à la distance d = #/2 du sol, S. Les doublets D1 à Dn présentent des images, par rapport au sol, D1 à Dn', et l'importance de ces images dans le rayonnement de l'antenne est pulls ou moins grande selon la nature du sol. La fonction caractéristique du champ électrique de la colonne de doublets å une distance R, dans une direction e a été notée F (e) sur la figure l et a été repérée par une demi-droite orientée qui fait un angle 8 avec le sol. Les phases respectives f 1 à # n des n doublets ont également éte notées sur la figure 1 à côté des doublets. La fonction F(e) est la somme des fonctions caractéristiques du clamp électrique dues aux doublets, Fl(e), et à leurs images. Fi(e). Avec une colonne de doublets du type de celle (le la figure 1 et en conservant un même déphasage OC entre les doublets consécutifs de la colonne. il s'avère que, dans la direction Om du maximum du champ électrique, F1 F1(#) est indépendant de la fréquence de travail de L'antenne et Fi(e) peut être négligé devant F1(#) et d'autant plus néglige que est grand. La figure 2 est le schéma d'un dispositif de réglage associé à une colonne de six doublets demi-onde, D1 à D6, d'une antenne suivant l'invention. Ce' dispositif est destiné à permettre de modifier entre O et - 90 le déphasage d'un doublet au suivant, à partir du doublet le plus bas ; il comporte trois ensembles "ligne-curseur", Pi à P3, dont les lignes en demi-cercle ont respectivement des longueurs de 5 #/8, 3 b/8 et #/8 ( longueur d'onde moyenne de travail de l'antenne) et dont les curseurs sont mécaniquement couplés de manière à se déplacer en synchronisme d'une extrémité À l'autre des lignes en demi-cercle. L'ensemble P1 est relié, a l'lune des extrémités de sa ligne, au doublet D1 par une ligne Li de longueur L (L longueur donnée) et, à l'autre des extrémités de sa ligne, au doublet D6 par une ligne LG de longueur T, + 5 ? ; de même l'ensemble P2 est relié au doublet D2 par une ligne L2 de longueur L + # /4 et au doublet D5 par une ligne L5 de longueur L + 5 h/8 et l'ensemble P3 est relie au doublet D3 par une ligne L3 de longueur L +#/2 et au doublet D4 par une ligne L4 de longueur L + SA/B. Les alimentations des curseurs des trois ensembles P1 à P3 se font en phase et lorsque les curseurs sont sur les extrémités de ligne en demi-cercle reliées respectivement aux doublets D6,D5 et D4, les six doublets sont alimentés en phase en effet, dans cette position du curseur (voir figure 3) la distance de chaque curseur aux doux doublets auxquels il est associé, est de L + 5 A/8.Par contre, lorsque les curseurs sont déplacés en synchronisme vers l'extrémité de droite, sur la figure 2. de leur ligne en demi-cercle. il se produit un déphasage &alpha; qui varie de O fi - 90 entre les doublets successifs de la colonne à partir du doublet Dl. A titre de vérification, lorsque les trois curseurs sont tout à fait à droite sur leur ligne en demi-cercle. les doublets D1 à D6 sont alimentés, à partir de curseurs en phase. à travers des lignes qui ont respectivement pour longueurs L.L + #/4, L + 2#/4, L + 3 /4, L + 4 A/4 et L @ + 5 #/4 : ces différences successives de # /4 correspondent bien à des retards successifs de phase de 900 à partir du doublet D1. Il est à noter que la longueurs L, dans l'exemple décrit, a été choisie légèrement supérieure à 19 A /8 de manière que toutes les lignes d'alimentation des doublets, et en particulier la ligne L6, puissent arriver au niveau du sol, ce qui nécessite que LG soit supérieur ou égal a 6#/2 de cette manière les ensembles "ligne-curseur" peuvent être réunis au niveau du sol ce qui simplifie leur installation. La figure 3 est le schéma d'un dispositif de réglage associé à une colonne de cinq doublets demi-onde, D1 à D5, d'une antenne suivant l'invention. Comme le dispositif selon la figure 2, ce dispositif est destiné à permettre de modifier entre 0 et - 900 le déphasage d'un doublet au suivant, à partir du doublet D1 le plus bas de la colonne.Ce dispositif comporte - du doublet D1 au doublet D5, une ligne T,1 de longueur L, une ligne Q1 de longueur AX2, une ligne L5 de longueur L + # /2 - du doublet D2 au doublet D4. une ligne T,2 de longueur L + /l. une ligne Q2 de longueur X -4 et une ligne L4 de longueur L + #/2 - et partant du double D3 une ligne de longueur L + #/2 Les lignes Q1 et Q2 foni partie d'ensembles "ligne-curseur" dont les curseurs sont mécaniquement couplés de manière à se déplacer en synchronisme d'une extrémité à l'autre de leur ligne. Les alimentations des curseurs des ensembles Q1 et Q2 et de l'extrémité de la ligne L3 opposée au doublet, se font en phase. Dans la position où ils sont dessinés sur la figure 3, c'est-à-dire à l'extrémité des lignes Q1 et Q2 respectivement reliées aux lignes L5 et L4, les curseurs assurent une alimentation en phase des cinq doublets.Lorsque les curseurs sont déplacés, en synchronisme. vers l'autre extrémité de la ligne de ensemble "ligne-curseur" dont ils font partie, il se produit un déphasage &alpha; , d'un doublet en suivant de la colonne et ce déphasage qui est le même quels que soient les deux doublets successifs considérés. varie de O à 900 comme dans le cas de la figure 2. D'autres réalisations de dispositifs de réglage de la phase des doublets d'une colonno peuvent entre envisagés, par exemple en associant à chaque doublet, sa1lf à l'un d'entre eux, un ensemble "ligne-curseur" en couplant mécaniquement les curseurs et en ayant choisi des longueurs de lignes convenables il est alors possible de modifier le déphasage entre les doublets de manière que, d'un doublet au suivant, le déphasage &alpha; soit le même et puisse être modifie entre 0 et - 900. L'avantage des réalisations selon les figures 2 et 3 est qu'elles ne nécessitent qu'un seul ensemble "ligne-curseur" pour deux doublets. Il est à remarquer que l'invention. pour être mise en oeuvre, nécessite des colonnes d'au moins trois doublets (n 3) et que, d'autre part, il n'est pns courant de réaliser des antennes comportant plus de huit doublets par colonne. A titre indicatif, les longuo1lrs à prendre pour réaliser un dispositif de réglage selon les figures 2 ou 3 sont données ci-apres lorsque le nombre n de doublets par colonne est quelconque - pour n pair, supérieur à 2, il vient : 1,1 = L2 = L + #/4,---- L n/2 = L + (n/2 -1)# 1. Ln/2 # 1 = ------=Ln = L + (n - 1)#/8 et P1 = (n - 1)#/8. P2 = (n - 3)#/8 ---- P n/2 = (n + 1 - 2 n/2)A /8 = - pour n impair, supérieur à 1, il vient 1,1 = l. L2 = L + #/4 --------- L (n + 1)2 = L + (n - 1)/2' 4, L (n + l)/2 + 1 = ------ = Ln = L + (n - 1)/2#/4 et Q1 = (n - 1)/2#/4. Q2 = (n - 3)/2#/4. La figure 4 est une vue partielle d'une antenne HRS 4/6/0,5 conçue pour comporter un dispositif de réglage selon la figure 2. Cette antenne comporte deux mâts porteurs verticaux, non représentés, entre lesquels un système de câbles maintient un réflecteur vertical, R, formé de fils horizontaux et, devant ce réflecteur, un rideau formé de quatre colonnes de six doublets demi-onde horizontaux tels que les doublets D1 et D6. Les six doublets de chaque colonne sont alimentés à travers des lignes, telles que L3 et L6, qui correspondent aux lignes L1 à L6 de la figure 2. Ces six lignes aboutissent toutes au niveau du sol où elles sont associéesk Rllx trois ensembles "ligne-curseur". Pi à P3, non représentés mais tiéjà décrits et représentés sur la figure 2.Les quatre dispositifs de réglage associés respectivement aux quatre colonnes sont mécaniquement couplés pour déterminer simultanément le meme déphasage L'antenne selon la figure 4 avec, pour chacune de ses quatre colonnes de doublets, un dispositif de réglage selon la figure 2, présente les caractéristiques suivantes - fréquences de travail comprises entre i 13 et 26 MHz, ce qui donne une fréquence moyenne d'environ 18 MHz et une longueur d'onde moyenne de 17 mètres. - variation de l'angle de tir pour un déphasage entre les doublets compris entre 00 et - 902 respectivement 6,5 et 300, - stabilité de l'angle de tir : par exemple polir &alpha; = 45 à 18 MHz et sans retoucher au réglage de &alpha;;, l'angle de tir est de 15,50 à 18 MHz et varie au plus entre 150 et 17,50 dans la bande 13-26 MHz, - gain de l'antenne au moins égal n celui de l'antenne de définition CCIR, faite d'un réseau de r hlets, ayant le même angle de site, - alimentation de chaque doublet d'une colonne avec une puissance ne dépassant pas 35 % de la puisance totale fournie à la colonne. Il est à noter que. dans la réalisation qui a servi d'exemple à la description selon les Figures 7 et 4, le dispositif de réglage ne comportait pas des ensembles "ligne-curseur", P1 à P3, à variation continue mais à variation par bonds entre six positions, ces six positions correspondant à des déphasages compris entre 0 et - 900 et à des angles de tir compris entre 6,5 et 300 Mais il est également possible de réaliser des ensembles "ligne-curseur" à réglage continu bien qu'ils soient coûteux en raison des puissances à transmettre à travers les contacts mobiles des ensembles "ligne-curseur" ; de même il est possible de réaliser des ensembles "ligne-curseur" ne comportant que deux positions de réglage Il est également à noter qu'aux quatre dispositifs de réglage associés respectivement aux quatre colonnes de doublets de l'antenne de la figure 4 est adjoint un dispositif de déviation horizontale du diagramme de rayonnement de l'antenne ; ce dispositif de déviation horizontale, non représenté sur les figures, comporte une entrée d'alimentation et quatre sorties destinées à alimenter respectivemont les quatre colonnes de l'antenne à travers leurs dispositifs de réglage ; il est constltué, comme les dispositifs de réglage. d'éléments de lignes à longueur réglable par bonds. de manière à produire des déphasages entre les alimentations des colonnes tels qu'il en résulte cinq axes horizontaux de tir polir l'antenne: -30 , -150, 00, +150, +300. Par ailleurs la description qui précède a porté sur des antennes formés de doublets demi-onde mais l'invention s'applique do faÇon identique à dos antennes formés de doublets de longueur quelconque et en particulier de doublets onde entière. REVENDICATIONS 1 - Antenne rideau à m colonnes (m entier positif) de n doublets (n entier positif supérieur a 2) (D1-D6 : D1-D5), caractérisée en ce que, pour permettre un réglage de son angle de site, elle comporte m dispositifs de réglage (P1-P3 Q1,Q2) associés respectivement aux m colonnes pour déterminer, à partir du doublet le plus bas (T)1) de chaque colonne, un déphasage &alpha; ( : valeur donnée comprise entre 0 et - 900) d'un doublet au doublet suivant de la colonne quels que soient les deux doublets successifs de la colonne et quelle que soit la colonne, les m dispositifs de réglage étant formés de tronçons de ligne de longueurs réglables, insérés dans les lignes d'alimentation des doublets. 2 - Antenne selon la revendication 1, dans laquelle n est pair, caractérisée en ce que, appelant D1, D2,------,Dn les doublets de l'une quelconque des m colonnes, du plus bas au plus haut, le doublet D1 est relié au doublet Dn par une ligne (L1) de longueur L donnée, suivie d'un tronçon de ligne de longueur (n-1) # /8 ( > longueur d'onde moyenne de fonctionnement de l'antenne), suivie d'une ligne (L6) de longueur L + (n - 1) /8, le doublet D2 est relié au doublet Dn-1 par une ligne (L2) de longueur T, + > /4, suivie d'un tronçon de ligne de longueur (n-3) X/8, suivi d'une ligne (L5) de longueur L + (n - 1)#/8 , ------, le doublet Dn/2 est relié au doublet Dn/2+1 par une ligne (L3) de longueur L + (n/2 - l)A/4, suivie d'un tronçon de ligne de longueur (n , t i - 2 n/2) o /8 = > /8, suivi d'une ligne (L4) de longueur L + (n - i) # J8, en ce que le dispositif de réglage de la colonne (P1-P3) comporte les tronçons de ligne et, pour chaque tronçon de ligne, au moins le choix entre deux points d'application pour alimenter les deux doublets reliés au tronçon de ligne considéré et en ce que les tronçons de ligne sont alimentés en phase. 3 - Antenne selon la revendication 1, dans laquelle est impair, caractérisée en ce que, en appelant Dl, D2, Dn les doublets de l'une quelconque des m colonnes, du plus bas au plus haut, le doublet D1 est relié au doublet Dn par une ligne (L1) de longueur L donnée, suivie d'un tronçon de ligne de longueur (n-1) # /8 ( {L: longueur d'onde moyenne de fonctionnement de l'antenne), suivi d'une ligne (L5) de longueur L + (n - 1) A /8, le doublet D2 est relié au doublet Dn-l par une ligne (12) de longueur L + ; /4, suivie d'un tronçon de ligne de longueur (n - 3) # /8, suivi d'une ligne (L4) de longueur L + (n-1)#/8 ------ et le doublet D(n+1)/2 est relié à une extrémité d'une ligne (L3) de longueur 1 + (n - 1) #/8, en ce que le dispositif de réglage (Ql, Q2) de la colonne comporte les tronçons de ligne et, pour chaque tronçon de ligne, au moins le choix entre deux points d'application pour alimenter les deux doublets reliés au tronçon de ligne considéré et en ce que les tronçons de ligne ainsi que l'autre extrémité de la ligne dont une extrémité est reliée au doublet D(n-1)/2 sont alimentés en phase.