Brevet FR2683678A1 — publié le 19930514

L'invention concerne un rideau d'antenne, en particulier rideau de dipôles d'une antenne dans le domaine des ondes décamétriques, constitué principale- ment de fils ou de câbles, comprenant des éléments rayonnants ou radiateurs dis- posés en plusieurs lignes les uns au-dessus des autres et en une ou plusieurs colonnes les uns à côté des autres, essentiellement dans un plan vertical, avec alimentation des radiateurs de chaque colonne par un système de conducteurs, et avec des tensions mécaniques suffisantes des conduc- teurs verticaux ou légèrement inclinés afin qu'ils assurent sans reproche la fonction électrique. Par le document DE 32 12 291 C 2, on connaît un rideau d'antenne dont les différentes colonnes sont suspendues à deux câbles de faîte s'étendant parallèlle- ment à distance l'un de l'autre Une colonne indivi- duelle de ce rideau connu est terminée en haut par une poutre horizontale fixée par ses extrémités aux câbles de faîte et orientée perpendiculairement au plan des radiateurs A partir des poutres situés latéralement le plus à l'extérieur du rideau, les deux câbles de faîte convergent en direction des bords latéraux vers des câbles de haubanage latéraux Les câbles porteurs d'une colonne sont suspendus à distance l'un de l'autre à la poutre Les câbles de retenue d'une colonne sont fixés directement au sol à des points de retenue et les espacements des points de retenue entre eux corres- pondent aux espacements des câbles porteurs Donc, dans une colonne, les câbles porteurs, les câbles de retenue et les conducteurs (à l'exception des conducteurs de liaison horizontaux) sont parallèles Lorsque ce rideau connu est dévié par un vent agissant perpendiculairement sur lui, les poutres sont tournées à la façon de balan- goires, ce qui provoque un rapprochement indésiré de conducteurs et de radiateurs Le comportement sous l'action du vent est influencé en outre par la courbe de fléchissement des câbles de faîte puisque cette courbe détermine les espacements en hauteur entre le radiateur supérieur et la poutre d'une colonne Dans les colonnes latérales, la poutre peut être placée beaucoup plus haut que le radiateur supérieur Pour obtenir un résultat raisonnablement satisfaisant avec ce rideau connu sous un vent agissant perpendiculairement sur lui, il faut prévoir des poutres relativement longues, donc lourdes. Le but de l'invention est créer un rideau d'antenne dans lequel les radiateurs et les conducteurs des colonnes du rideau soient portés de manière que lorsque le rideau est dévié par le vent, des espacements suffisants soient maintenus entre les radiateurs et les conducteurs ou entre les conducteurs. Selon l'invention, on obtient ce résultat par le fait que le rideau comporte seulement un câble de faîte, qu'un traversier à peu près horizontal est disposé essentiellement perpendiculairement au plan des radiateurs en haut de chaque colonne, au-dessous du câble de faîte et audessus du radiateur supérieur, de préférence avec un faible espacement en hauteur et, s'il y a plusieurs colonnes, avec le même espacement en hauteur dans toutes les colonnes au-dessus du radiateur supérieur, qu'au moins deux câbles porteurs des radia- teurs et des conducteurs d'une colonne sont fixés à un traversier avec des espacements (b, bl, b 2,) mutuels et que les câbles et conducteurs à peu près verticaux d'une colonne sont fixés de manière essentiellement inflexible à leurs extrémités inférieures et présentent de plus grands espacements en bas (a, ai, a 2,) qu'en haut, l'agencement étant tel que a > b, al > bl, a 2 > b 2 L'invention procure l'avantage que le rappro- chement indésiré de conducteurs et de radiateurs sous l'action du vent, par suite de la rotation à la façon de balançoires des poutres ou des traversiers des colonnes du rideau, est diminué Selon l'invention, ceci est réalisable par des moyens simples par l'agrandissement de l'espacement entre les points de fixation inférieurs. 5 L'agrandissement de l'espacement au sol conduit en outre à des espacements plus grands des radiateurs et des conducteurs, ce qui réduit également le risque d'attou- chements mutuels sous la charge du vent L'invention utilise seulement un câble de faîte ce qui représente un avantage auquel sont suspendues les différentes colonnes du rideau Selon l'invention, la suspension des colonnes individuelles s'effectue à l'aide d'un traver- sier qui est avantageusement réalisé de manière que l'espacement en hauteur entre lui-même et le radiateur supérieur d'une colonne soit toujours le même Cette caractéristique représente une amélioration de la construction du rideau d'antenne puisque les importants et nuisibles espacements en hauteur entre les poutres et le radiateur supérieur des colonnes latérales sont ainsi supprimés. Comme décrit dans ce qui va suivre, par la prévision d'espacements asymétriques des points de fixation (par rapport au plan des radiateurs), on peut tenir compte de différences entre les charges dues au vent du côté avant et du côté arrière du rideau Des règles de dimensionnement avantageuses pour la concep- tion de la construction d'un rideau d'antenne selon l'invention sont également indiquées dans ce qui suit. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la descrip- tion qui va suivre de deux exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: la figure I est une vue en perspective d'un rideau d'antenne selon l'invention possédant un plan de radiateurs et deux plans de conducteurs; la figure 2 montre une coupe du rideau d'antenne selon la figure 1, prise dans une colonne de ce rideau; la figure 3 est une vue en perspective d'un rideau d'antenne selon l'invention comportant un plan de radiateurs et un plan de conducteurs; et la figure 4 est une coupe du rideau d'an- tenne selon la figure 3, prise dans une colonne de ce rideau. Le rideau d'antenne 1 montré par la figure 1 comporte quatre colonnes SI, 52, 53 et 54 et quatre lignes Zl, Z 2, Z 3 et Z 4 Les lignes sont formées d'élé- ments rayonnants ou radiateurs 4 placés horizontalement les uns à côté des autres et réalisés comme des radia- teurs dipôles Toutes les lignes ou rangées du rideau représenté sont suspendues parallèlement à distance l'une de l'autre dans un plan, constituant le plan des radiateurs Les colonnes du rideau sont des plans fictifs dans lesquels s'étendent, pour des radiateurs 4 suspendus les uns au-dessus des autres, les câbles porteurs 8, des conducteurs 10 et des câbles de retenue 7 Chaque colonne est perpendiculaire au plan des radiateurs et s'étend verticalement entre le sol et un câble de faîte 2 à travers les points d'alimentation 6 des radiateurs 4 superposés concernés. Les quatre radiateurs 4 d'une ligne sont reliés entre eux, à leurs extrémités, par des isolateurs électriques 5 Les extrémités latérales d'une ligne sont suspendues entre des câbles de haubanage 3. Dans chaque colonne, on a prévu trois points de fixation inférieurs 11 au sol et trois points de fixation supérieurs 12 sur un traversier 9 de la co- lonne Ces points de fixation 12 sont mutuellement espacés dans une colonne Le traversier 9 est suspendu35 au câble de faîte 2 au moyen d'une construction trian- gulaire de suspension 13 et d'un câble porteur 8 Le câble de faîte 2 est fixé par ses extrémités à des suspensions de mâts 15 par lesquelles il est tendu entre deux mâts, non représentés sur la figure 1. Le plan fictif des radiateurs du rideau est tendu entre les traversiers 9 et, au sol, les points de fixation centraux des colonnes Sur chaque côté du plan des radiateurs, un plan fictif de conducteurs est tendu entre les points de fixation supérieurs et inférieurs situés latéralement à côté de ce plan des radiateurs. La figure 2 fournit plus de détails quant aux rapports des espacements entre les plans des radiateurs et des conducteurs Cette figure est une coupe trans- versale du rideau d'antenne montré par la figure 1, coupe qui passe par l'une des colonnes Le traversier 9 est suspendu au câble de faîte 2 par la construction triangulaire de suspension 13 constituée de trois câbles porteurs 8 partant des extrémités et du milieu du traversier 9 et se rejoignant plus haut, ainsi que du traversier 9 lui-même et par un câble porteur 8 attaché en haut de cette construction de suspension Ce dernier câble porteur 8 est de longueur variable pour les différentes colonnes, de manière que les traversiers 9 de toutes les colonnes soient situés à la même hauteur au-dessus du sol, malgré la courbe de fléchissement du câble de faîte 2 Il s'ensuit que l'espacement en hauteur entre le radiateur 4 supérieur et le traversier 9 est également le même pour toutes les colonnes. Chaque traversier 9 présente trois points de fixation supérieurs 12: deux points aux extrémités du traversier et un au milieu de celui-ci Dans l'exemple de réalisation représenté, les deux espacements bl, b 2 entre les points de fixation extérieurs et le point de fixation central sont égaux Au sol, on voit les trois points de fixation inférieurs 11, situés dans le plan de35 la colonne et mutuellement espacés Le point central de ces points de fixation inférieurs 11 se trouve à la verticale sous le point de fixation supérieur 12 du milieu Les espacements ai, a 2 entre les points de fixation inférieurs Il situés à l'extérieur et le point central Il sont plus grands que les espacements bl, b 25 correspondants sur le traversier 9 De plus, dans cet exemple, l'espacement ai montré à gauche dans la vue en coupe, est plus grand que l'espacement a 2 à droite, afin de compenser ainsi des aires de surface exposées au vent plus grandes des conducteurs et des câbles de retenue du10 côté gauche Le rideau réflecteur, non représenté sur le dessin et qui est généralement nécessaire pour le fonctionnement de l'antenne, est disposé sur le côté droit à une distance correspondant à peu près à 1/4 de la longueur d'onde en espace libre Afin d'éviter des15 collisions entre le rideau d'antenne et le réflecteur sous l'effet du vent, l'espacement a 2 est choisi un peu plus petit que cette distance, en conformité avec une caractéristique de l'invention selon laquelle l'espace- ment du plan des radiateurs par rapport à un point de fixation inférieur 11 d'un conducteur 10 à peu près vertical ou d'un câble de retenue 7 à peu près vertical disposé à distance du plan des radiateurs du côté du rideau d'antenne 1 sur lequel se trouve un réflecteur, est plus petit ou égal à la distance radiateur-réflec-25 teur. Dans l'exemple montré par les figures 1 et 2, le dimensionnement des espacements inférieurs ai, a 2 a été déterminé selon la règle: ai = l(H/D) + 1 l bi et en affectant en plus un facteur aux valeurs trouvées En ce qui concerne l'espacement ai, on a choisi une valeur de 0,9 pour ce facteur, tandis qu'une valeur de 0,65 à été choisie pour l'espacement a 2 L'ensemble du rideau d'antenne a été dimensionné de manière qu'avec les espacements ai, a 2 déterminés selon les règles de dimensionnement indiquées ci-dessus, ces espacements soient compris entre environ 1/8 et 3/8 de la longueur d'onde en espace libre correspondant à la fréquence moyenne de fonctionnement du rideau d'antenne Dans la règle indiquée ci-dessus, H désigne l'espacement en hauteur d'un traversier 9 au-dessus des points de 5 fixation inférieurs; D désigne l'espacement en hauteur entre une suspension de mât 15 et un traversier 9; ai désigne l'espacement des points de fixation Il au sol et bi désigne l'espacement des points de fixation 12 au traversier 9 Au cas o les points de fixation infé- rieurs 11 ne se trouvent pas à la même hauteur, leur hauteur moyenne est à prendre en compte pour la déter- mination de H De même, au cas o les suspensions aux mâts 15 se trouvent à des hauteurs différentes, leur hauteur moyenne est à prendre en compte pour déterminer15 l'espacement en hauteur D La règle de dimensionnement précitée est applicable aussi à un rideau d'antenne comportant seulement un plan de conducteurs à côté du plan des radiateurs, comme le rideau montré par la figure 3.20 Dans chaque colonne, les conducteurs 10 menant aux points d'alimentation 6 des radiateurs 4, sont disposés de manière à produire une alimentation équi- phase de quatre radiateurs 4 superposés L'alimentation d'une colonne s'effectue à partir d'un point de fixation inférieur 11, celui situé à gauche dans la représenta- tion de la figure 2, par un conducteur 10 A peu près à mi-hauteur de la colonne, ce conducteur 10 s'étend horizontalement depuis un point de renvoi 17 vers un point de distribution 16 situé dans le plan de conduc- teurs du côté droit A partir de ce point de distribu- tion 16, un conducteur 10 s'étend vers le bas jusqu'à un point de renvoi 17 et un autre conducteur 10 s'étend vers le haut jusqu'à un autre point de renvoi 17 A partir des points 17, ces conducteurs 10 du plan de35 conducteurs du côté droit s'orientent horizontalement vers le plan des radiateurs Dans ce plan, ils s 'étendent chacun vers le haut et vers le bas, à partir d'un point de distribution 16 respectif et jusqu'à des points d'alimentation 6 des radiateurs 4 Les conduc- teurs 10 et les radiateurs 4 sont suspendus à des câbles5 porteurs 8 et des morceaux intermédiaires de câble porteur 14 Près du sol, les conducteurs 10 sont atta- chés à des points de fixation 11, soit directement à l'aide d'isolateurs, soit au moyen de câbles de retenue 7 Electriquement, les câbles de retenue 7, les câbles porteurs 8 et les morceaux intermédiaires de câble porteur 14 sont essentiellement sans effet; ils sont fabriqués en matériau isolant par exemple. L'effet avantageux de l'exécution qui vient d'être décrite sur le comportement du rideau d'antenne sous l'influence du vent, peut être expliqué comme suit, en référence à la figure 2 Pour simplifier, on a supposé que le vent souffle suivant une direction perpendiculaire au plan des radiateurs, mais des consi- dérations analogues sont applicables pour un vent oblique en raison de la composante perpendiculaire qu'il comporte Lorsque le rideau d'antenne est dévié par les forces du vent agissant sur lui, les traversiers 9 sont également déviés Le changement de position des traver- siers s'accompagne le plus souvent d'un agrandissement de leur distance par rapport à l'axe fictif passant par les deux points de suspension 15, ainsi que d'une diminution de la distance moyenne par rapport au sol; ces changements d'espacement sont rendus possibles par la flexibilité des suspensions aux mâts 15 et sont dus a la tendance des câbles de retenue 7, 8 et conducteurs , orientés verticalement ou à peu près verticalement, de fléchir en formant des renflements sous l'action du vent En dehors de ce changement d'espacement, les traversiers ont surtout tendance à tourner à la façon d'une balançoire autour de l'axe fictif passant par les deux points de suspension 15, de sorte que le point de fixation 12 situé du côté sous le vent vient se placer à une plus grande hauteur au-dessus du sol que le point de fixation situé du côté du vent Grâce au fait que les points de fixation inférieurs 11 ont des espa- cements ai, a 2 plus grands que les espacements bl, b 2 des points de fixation supérieurs 12, selon une carac- téristique de l'invention indiquée précédemment, on obtient que les distances entre les points de fixation 12 d'un traversier 9 et le point de fixation inférieur 11 correspondant restent toutes à peu près égales, comparativement à une situation sans vent, ou sont toutes réduites approximativement de la même quantité lorsqu'il y a du vent Le résultat est que les conduc- teurs et câbles de retenue juxtaposés d'une colonne sont déviés à peu près dans la même mesure, si bien que les espacement restent approximativement égaux. Dans la pratique, certains écarts peuvent se produire de ce comportement décrit de façon quelque peu simplifiée et idéalisée, par exemple au cas o les aires de surface exposées au vent sont nettement différentes d'un côté et de l'autre du rideau; il convient alors, comme déjà expliqué, de choisir des espacements ai, a 2 qui se différencient en conséquence Pour d'autres motifs également, il peut être souhaitable ou nécessaire de s'écarter d'un dimensionnement exact selon la formule indiquée précédemment, par exemple en raison de la proximité du réflecteur Dans ce cas, on peut encore obtenir un comportement satisfaisant en prévoyant un dimensionnement avec application d'un facteur compris entre 0,5 et 1,5 à la valeur "ai" déterminée selon la formule précitée. Surtout lorsque l'espacement ai, a 2 est relativement petit, donc lorsque le facteur mentionné ci-dessus est près de 0,5, il est avantageux de dimen-35 sionner la construction triangulaire de suspension 13 du traversier 9 de manière que la hauteur de cette construction soit comprise entre 0,25 et 1,0 fois la longueur du traversier 9 et que cette hauteur soit de préférence plus petite que 0,5 fois la longueur du traversier 9 Ainsi, l'imperfection dans la réalisation de la condition géométrique idéale se manifeste en partie seulement du fait que la position d'équilibre du traversier est déterminée aussi et dans une mesure notable en raison de la faible hauteur de sa cons- truction de suspension par les grandeurs des forces agissant sur lui. La figure 3 montre un rideau d'antenne 1 comprenant deux colonnes SI, 52 et trois lignes Zl, Z 2 et Z 3 Les lignes ou rangées sont réalisées comme celles de l'exemple qui vient d'être décrit. Pour ce qui concerne l'exécution des colonnes, le rideau 1 selon la figure 3 se distingue de celui de l'exemple décrit précédemment par le fait qu'il n'a qu'un plan de radiateurs et un plan de conducteurs. Les espacements a et b indiqués sur la figure 4, de même que les espacements en hauteur H et D, correspondent aux précisions fournies relativement à la figure 2, en tenant compte des changements qui viennent d'être mentionnés A l'intérieur d'une colonne, la disposition des conducteurs et la suspension des radia- teurs sont modifiées par rapport à l'exemple décrit en premier, comme on peut le voir sur la figure 4 L'ali- mentation d'une colonne s'effectue à partir du point de fixation inférieur 11 montré à gauche et par un conduc- teur 10 Celui-ci mène à un point de distribution 1630 placé à peu près à mi-hauteur de la colonne et à partir duquel s'étend une dérivation horizontale menant à un point de renvoi 17 situé dans le plan des radiateurs, de même qu'une dérivation verticale menant à un point de renvoi 17 situé au- dessus du point de distribution 1635 dans le prolongement du conducteur 10 A partir de ce dernier point de renvoi 17, le conducteur 10 s'oriente il horizontalement en direction d'un point de distribution 16 situé dans le plan des radiateurs Dans ce plan, les conducteurs 10 s'étendent vers le haut et vers le bas, à partir du point de distribution 16 mentionné en dernier, 5 chacun jusqu'à un point d'alimentation 6 de deux radia- teurs 4 superposés Pour le troisième radiateur 4, situé sous eux, le conducteur 10 s'étend vers le bas, à partir du point de renvoi 17, jusqu'au point d'alimentation 6 de ce radiateur Les conducteurs 10 et les radiateurs 4 sont tendus dans une colonne, comme décrit pour l'exemple précédent, entre des points de fixation 12 en haut, sur un traversier 9, et les points de fixation Il en bas, au moyen de câbles porteurs 8, de tronçons intermédiaires de câble porteur 14 et de câbles de retenue 7 Le traversier 9 lui-même est suspendu par une construction triangulaire de suspension 13 et un câble porteur 8 de faible longueur à un câble de fa te 2 tendu entre deux suspensions de mâts 15. Pour aucun des deux exemples de réalisation, on n'a représenté de réflecteur d'antenne, lequel est tendu de façon connue sur une grande surface d'un côté du rideau d'antenne et à distance de lui. REVENDICATIONS i Rideau d'antenne, en particulier rideau de dipôles d'une antenne dans le domaine des ondes décamé- triques, constitué principalement de fils ou de câbles, comprenant des éléments rayonnants ou radiateurs dis- posés en plusieurs lignes les uns au-dessus des autres et en une ou plusieurs colonnes les uns à côté des autres, essentiellement dans un plan vertical, avec alimentation des radiateurs de chaque colonne par un système de conducteurs, et avec des tensions mécaniques suffisantes des conduc- teurs verticaux ou légèrement inclinés afin qu'ils assurent sans reproche la fonction électrique, caractérisé en ce qu'il comporte seulement un câble de faîte ( 2), qu'un traversier ( 9) à peu près horizontal est disposé essentiellement perpendiculairement au plan des radiateurs en haut de chaque colonne (SI, 52,), au-dessous du câble de faîte ( 2) et au-dessus du radia- teur ( 4) supérieur, de préférence avec un faible espa- cement en hauteur et, s'il y a plusieurs colonnes, avec le même espacement en hauteur dans toutes les colonnes au-dessus du radiateur ( 4) supérieur, qu'au moins deux câbles porteurs ( 8) des radiateurs ( 4) et des conduc- teurs ( 10) d'une colonne sont fixés à un traversier ( 9) avec des espacements (b, bl, b 2,) mutuels et que les câbles ( 8) et conducteurs ( 10) à peu près verticaux d'une colonne (Si, 52,) sont fixés de manière essentiellement inflexible à leurs extrémités infé- rieures et présentent de plus grands espacements (a, ai, a 2,) en bas qu'en haut, l'agencement étant tel que a > b, ai > bl, a 2 > b 2,. 2 Rideau d'antenne selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traversier ( 9) présente une construction de suspension triangulaire ( 13) dont la hauteur est comprise entre 0,25 et 1,0 fois la longueur du traversier ( 9), la hauteur étant de préférence inférieure à 0,5 fois la longueur du traversier ( 9). 3 Rideau d'antenne selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'espacement du plan des radiateurs par rapport à un point de fixation inférieur ( 11) d'un conducteur ( 10) à peu près vertical ou d'un câble de retenue ( 7) à peu près vertical disposé à distance du plan des radiateurs du côté du rideau d'antenne ( 1) sur lequel se trouve un réflecteur, est plus petit ou égal à la distance radiateur-réflecteur. 4 Rideau d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 précédentes, caractérisé en ce que les espacements (a, ai, a 2,) des points de fixation inférieurs ( 11) d'une colonne (Si, 52,) sont de l'ordre d'environ 1/8 à environ 3/8 de la longueur d'onde qui est la longueur d'onde en espace libre correspondant à la fréquence de fonctionnement moyenne. 5 Rideau d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 précédentes, caractérisé en ce que, au cas o il comporte des conducteurs ( 10) et des points de fixation inférieurs ( 11) des deux côtés du plan des radiateurs, l'espacement (ai, a 2) du point de fixation inférieur ( 11) du plan des radiateurs est plus grand sur le côté o les conducteurs et les câbles de retenue ont25 une plus grande aire de surface exposée au vent. 6 Rideau d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 précédentes, caractérisé en ce que ai = l(H/D) + 1 l bi o H = la différence entre la hauteur du traversier ( 9) et la hauteur des points de fixation inférieurs ( 11) ou leur hauteur moyenne au cas o ces points ont des hauteurs différentes, D = la différence entre la hauteur des deux suspensions de mât ( 15), ou leur valeur moyenne, et la hauteur du traversier ( 9), ai = les espacements des points de fixation ( 11) au sol et bi = les espacements des points de fixation ( 12) sur le traversier ( 9). 7 Rideau d'antenne selon la revendication 6, caractérisé en ce que la valeur "ai" déterminée selon la revendication 6 est affectée en plus d'un facteur de 0,5 à 1,5.