Brevet FR2743198A1 — publié le 19970704

La présente invention concerne un procédé permettant de compenser l'atténuation, dans au moins une direction, du rayonnement d'une antenne associée à un système de radiocommunication à haute fréquence et montée sur une structure dont des éléments provoquent ladite atténuation de rayonnement. Ci-après, par "haute fréquence", on entend une fréquence comprise dans les gammes des fréquences très hautes (VHF) ou ultra hautes (UHF), par exemple entre 30 MHz et 400 MHz. De plus, ladite structure peut être fixe ou mobile, terrestre, navale ou aérienne. Elle peut être celle d'un aéronef (avion, hélicoptère, ...), d'un satellite, d'un vaisseau spatial, d'un projectile, d'un missile, d'un véhicule terrestre, d'une station de radiocommunication, d'un navire, etc . On sait que, dans de tels dispositifs, il est prévu des systèmes de radiocommunication VHF et/ou UHF dont les antennes sont montées sur la surface extérieure desdits dispositifs. On sait de plus que, du fait de la forme d'un tel dispositif et de la disposition desdites antennes sur celui-ci, des éléments électriquement conducteurs ou faiblement électriquement conducteurs (éléments en carbone, par exemple) de sa structure peuvent se trouver sur le trajet de propagation du champ électromagnétique desdites antennes, de sorte que ces éléments sont des obstacles à cette propagation et entraînent une atténuation du rayonnement desdites antennes. Une telle atténuation peut également se produire en présence d'un corps de matière composite, non électriquement conducteur. L'objet de la présente invention est de remédier à cet inconvénient et d'augmenter le gain d'une antenne dans une direction déterminée afin de compenser une diminution de ce gain due à la présence des éléments perturbateurs de la structure. A cette fin, selon l'invention, le procédé pour compenser l'atténuation, dans au moins une direction, du rayonnement d'une antenne associée à un système de radiocommunication opérant dans les gammes de fréquences VHF et/ou UHF et montée sur une structure dont des éléments perturbateurs provoquent ladite atténuation de rayonnement, est remarquable en ce qu'on fixe sur ladite structure, à proximité de ladite antenne, au moins un brin conducteur dont le positionnement par rapport a ladite antenne est choisi pour que l'interaction électromagnétique entre ladite antenne et ledit brin conducteur compense au moins en partie l'atténuation du rayonnement de ladite antenne dans ladite direction. Ainsi, selon l'invention, ledit brin conducteur permet d'augmenter le gain de ladite antenne dans la direction de l'atténuation. L'augmentation de gain est bien entendu fonction, notamment, de la longueur d'onde et de la distance séparant le brin conducteur et l'antenne et peut être déterminée par le calcul en assimilant ces derniers à des circuits couplés magnétiquement. Cependant, en pratique, si le diagramme de rayonnement d'une antenne, montée sur une structure, présente une forte atténuation dans un secteur donné, on peut, après avoir déterminé l'origine de cette atténuation, positionner par essais ou modélisations successifs ledit brin conducteur sur ladite structure pour compenser ladite atténuation. Ledit brin conducteur peut ne pas être alimenté par ledit système de radiocommunication et être, par exemple, relié à la masse électrique de ladite structure, pour des raisons de simplicité de réalisation. I1 peut, en variante, être alimenté par ledit système de radiocommunication, mais avec un déphasage (retard) par rapport à l'alimentation de ladite antenne. La présente invention concerne de plus une structure portant une antenne associée à un système de radiocommunication opérant dans les gammes de fréquences VHF et/ou UHF, le rayonnement de ladite antenne étant atténué dans au moins une direction par des éléments perturbateurs de ladite structure, cette dernière étant remarquable en ce qu'elle comporte, à proximité de ladite antenne, au moins un brin conducteur positionné sur ladite structure, de façon que l'interaction électromagnétique entre ladite antenne et ledit brin conducteur compense au moins en partie l'atténuation du rayonnement de ladite antenne dans ladite direction. Ledit système de radiocommunication peut être intérieur ou extérieur à ladite structure. De préférence, ladite antenne et ledit brin conducteur déterminent un plan incorporant ladite direction dans laquelle le rayonnement de l'antenne subit l'atténuation. Ils peuvent être parallèles. Avantageusement, ledit brin conducteur est disposé entre ladite antenne et lesdits éléments perturbateurs de la structure. Cependant, dans certains cas, ce brin conducteur peut être disposé du côté opposé auxdits éléments perturbateurs par rapport à ladite antenne. L'expérience a montré que, en vue d'une compensation d'atténuation satisfaisante, la distance entre ledit brin conducteur et ladite antenne peut être comprise - entre 0,2 m et 1,6 m, lorsque la fréquence du système de radiocommunication est comprise entre 100 et 200 MHz ; et - entre 0,1 m et 0,9 m, lorsque ladite fréquence est com prise entre 200 et 400 MHz. Comme on l'a indiqué ci-dessus, la présente invention peut être mise en oeuvre pour toutes sortes de structures comportant des éléments perturbateurs faisant obstacle à la propagation du champ électromagnétique d'une antenne portée par lesdites structures. Cependant, la mise en oeuvre de l'invention est particulièrement intéressante lorsque ladite structure est celle d'un hélicoptère pourvu d'un système de radiocommunication opérant dans les gammes de fréquence VMF et/ou LIlIF et associé à une antenne fixée sur ledit hélicoptère, le rayonnement de ladite antenne étant atténué dans au moins une direction par suite de la présence d'éléments perturbateurs appartenant audit hélicoptère. Il en est tout particulièrement ainsi lorsque l'hélicoptère comporte un corps renflé prolongé par une queue allongée et que ladite antenne est fixée sous ladite queue allongée, de sorte que le rayonnement de ladite antenne est atténué au moins vers l'avant dudit hélicoptère par suite de la présence de la partie inférieure dudit corps renflé.En effet, dans ce cas, les liaisons radio entre l'hélicoptère et une station au sol située, au loin, vers l'avant dudit hélicoptère, peuvent être fortement diminuées. Aussi, dans un tel hélicoptère, pour améliorer ce genre de liaison radio, on prévoit, à proximité de ladite antenne, au moins un brin conducteur positionné sous ladite queue allongée, de façon que l'interaction électromagnétique entre ladite antenne et ledit brin conducteur compense au moins en partie l'atténuation du rayonnement de ladite antenne vers l'avant dudit hélicoptère. Un tel brin conducteur peut être incorporé à ou etre constitué par un organe saillant dudit hélicoptère, par exemple un coupe-câble. Ci-après, la présente invention sera plus particulièrement exposée en rapport avec un tel hélicoptère. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. Les figures l et 2 montrent schématiquement, respectivement en vue de côté et en vue de dessus, un hélicoptère conforme à la présente invention. Les figures 3, 4 et 5 illustrent schématiquement différents diagrammes de rayonnement d'une même antenne, selon que celle-ci est isolée (figure 3), est montée sous la poutre de queue de l'hélicoptère des figures 1 et 2 (figure 4), ou bien encore est associée à un brin conducteur, non alimenté ou alimenté avec déphasage de retard, conformément à la présente invention. L'hélicoptère 1, montré schématiquement sur les figures l et 2, comporte de façon usuelle un corps renflé 2, prolongé vers l'arrière par une queue allongée 3, et présente un axe longitudinal X,X, un axe transversal de tangage Y,Y et un axe vertical de lacet Z,Z. L'hélicoptère 1 comporte un système de radiocommunication 4, opérant dans les bandes de fréquences VHF et/ou UHF, comprises entre 100 MHz et 400 MHz. Le système de radiocommunication 4 comprend une antenne 5, fixée à la partie inférieure de la queue allongée 3 et reliée audit système de radiocommunication 4 par une liaison 6. Si l'antenne 5 était isolée ou bien dans le cas hypothétique où le corps 2 de l'hélicoptère ne comporterait aucun élément perturbateur, le diagramme de rayonnement de l'antenne 5, dans le plan X,X, Y,Y aurait, de façon connue, la forme approximativement ellipsoïdale de la courbe 7, représentée sur la figure 3. Cette courbe 7 est centrée sur l'antenne 5 et ses grands axes 8 et 9 s'étendent parallèlement à l'axe longitudinal X,X, ou le long de celui-ci si ladite antenne 5 est dans le plan X,X ; Z,Z, respectivement vers l'avant F et vers l'arrière R de l'hélicoptère 1. Les petits axes 10 et 11 de la courbe 7 s'étendent parallèlement à l'axe transversal de tangage Y,Y et délimitent la partie avant 7F et la partie arrière 7R de ladite courbe 7. Cependant, en réalité, le corps 2 de l'hélicoptère comporte de nombreux éléments perturbateurs, électriquement conducteurs ou non, de sorte que, à cause des formes et dispositions respectives du corps 2 et de la queue 3, la propagation des ondes électromagnétiques émises et/ou reçues par l'antenne 5 peut être fortement perturbée, du côté avant F, par lesdits éléments perturbateurs de la partie inférieure 12 du corps 2. Il en résulte, vers l'avant F de l'hélicoptère 1, une diminution du gain de l'antenne 5 et une atténuation du rayonnement de cette dernière. Le diagramme de rayonnement de l'antenne 5 dans le plan X,X ; Y,Y présente alors la forme de la courbe 13 de la figure 4, dont la partie arrière 13R est sensiblement semblable à la partie arrière 7R de la courbe 7, mais dont la partie avant 13F est aplatie, par rapport à cette partie arrière 13R et à la partie avant 7F de la courbe 7. Pour remédier à cet inconvénient, selon l'invention, on prévoit sous la queue 3, à proximité de l'antenne 5 et parallèlement à celle-ci, un brin conducteur 14, par exemple relié à la masse de l'hélicoptère 1. Dans cet exemple, comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, l'antenne 5 et le brin conducteur 14 se trouvent dans le plan X,X ; Z,Z incorporant l'axe longitudinal X,X. De plus, le brin conducteur 14 est disposé entre l'antenne 5 et la partie inférieure 12 du corps 2, comportant des éléments perturbateurs. Si, maintenant, on trace le diagramme de rayonnement de l'antenne 5 (alimentée par le système 4) associée au brin 14 (non alimenté), on peut obtenir une courbe semblable à celle portant la référence 15 sur la figure 5. Cette courbe 15 présente une partie arrière 15R, sensiblement semblable aux parties arrière 7R et 13R de diagrammes 7 et 13, et une partie avant 15F fortement saillante vers l'avant F par rapport à la partie avant correspondante 13F du diagramme 13, cette partie avant 15F étant reliée à la partie arrière 15R par une partie intermédiaire 15I, sensiblement semblable aux parties latérales de la partie avant 13F du diagramme 13. L'augmentation du gain de l'antenne 5, illustrée par la portion de courbe 15F, est engendrée par l'interaction électromagnétique entre l'antenne 5 et le brin conducteur 14. Cette augmentation de gain peut être de plusieurs dB, par exemple de l'ordre de 5 dB, qui compense au moins en partie l'atténuation due à la partie inférieure 12 du corps 2, comme le montre la comparaison des figures 3, 4 et 5. On notera que la compensation de l'atténuation du rayonnement de l'antenne pourrait également être obtenue en disposant le brin conducteur 14, non pas entre la partie inférieure 12 et l'antenne 5, mais du côté de celle-ci opposé au corps 2 (en 14'). En général, les résultats obtenus sont satisfaisants si le brin conducteur 14 se trouve, en avant ou en arrière de l'antenne 5, à une distance d de ladite antenne 5 comprise entre 0,2 m et 1,6 m pour des fréquences comprises entre 100 et 200 MHz (plus particulièrement entre 118 et 174 MHz) et entre 0,1 m et 0,9 m pour des fréquences comprises entre 200 et 400 MHz (plus particulièrement entre 225 et 400 MHz). Bien entendu, la valeur exacte de la distance d pour une compensation optimale de l'atténuation due à la partie inférieure 12 du corps 2 est étroitement liée à la nature (forme, matériaux constitutifs, ...) de l'hélicoptère 1. Par ailleurs, sur un hélicoptère, d'autres éléments que la partie inférieure 12 du corps 2 peuvent être la cause d'une atténuation de rayonnement d'antennes. Par exemple, le mât du rotor principal 16, ainsi que la boîte de transmission principale, sont les principales causes des atténuations des diagrammes de rayonnement des antennes positionnées sur le capot du moteur (atténuation dans le secteur avant) ou sur le toit de la cabine (atténuation dans le secteur arrière). De façon semblable à ce qui a été décrit ci-dessus, ces atténuations peuvent être diminuées, voire même compensées, en positionnant un brin conducteur, relié à la masse ou alimenté de façon déphasée par rapport à l'antenne, dans la direction de l'atténuation ou dans la direction opposée à l'atténuation. Par exemple, pour une antenne VHF/AM Sur la figure 1, on a représenté de plus une antenne VHF et/ou ':JHF 19 disposée à l'avant du corps 1, du côté supérieur. De la manière décrite ci-dessus à propos de l'antenne 5, il est possible de compenser une atténuation de rayonnement de l'antenne 19 en lui associant un brin conducteur, similaire au brin conducteur 14. Dans cet exemple, ledit brin conducteur (non visible) associé à l'antenne 19 est incorporé à un coupe-câble 20. I1 va de soi que, comme le montre la figure 5, si on désire compenser encore plus l'atténuation du rayonnement de l'antenne 5, par exemple dans la direction latérale a, il est possible de prévoir un brin conducteur complémentaire latéral 17 fonctionnant de manière identique au brin conducteur 14 et apportant une compensation illustrée par la portion de courbe 18. REVENDICATIONS 1. Procédé pour compenser l'atténuation, dans au moins une direction (X,X), du rayonnement d'une antenne (5) associée à un système de radiocommunication (4) à haute fréquence et montee sur une structure (1) dont des éléments perturbateurs (12) provoquent ladite atténuation de rayonnement, caractérisé en qu'on fixe sur ladite structure (1), à proximité de ladite antenne (5), au moins un brin conducteur (14) dont le positionnement par rapport à ladite antenne (5) est choisi pour que l'interaction électromagnétique entre ladite antenne (5) et ledit brin conducteur (14) compense au moins en partie l'atténuation du rayonnement de ladite antenne (5) dans ladite direction (X,X). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit brin conducteur n'est pas alimenté par ledit système de radiocommunication (4). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit brin conducteur (14) est relié à la masse de ladite structure (1). 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit brin conducteur (14) est alimenté par ledit système de radiocommunication (4), avec déphasage par rapport à l'alimentation de ladite antenne (5). 5. Structure (1) portant une antenne (5) associée à un système de radiocommunication (4) à haute fréquence, le rayonnement de ladite antenne (5) étant atténué dans au moins une direction (X,X) par des éléments perturbateurs (12) de ladite structure (1), caractérisée en ce qu'elle comporte, à proximité de ladite antenne (5), au moins un brin conducteur (14) positionné sur ladite structure (1) de façon que l'interaction électromagnétique entre ladite antenne (5) et ledit brin conducteur (14) compense au moins en partie l'atténuation du rayonnement de ladite antenne (5) dans ladite direction (X,X). 6. Structure selon la revendication 5, caractérisée en ce que ladite antenne (5) et le brin conducteur (14) déterminent un plan (X,X ; Z,Z) incorporant ladite direction (X,X). 7. Structure selon la revendication 6, caractérisée en ce que ladite antenne (5) et ledit brin conducteur (14) sont parallèles. 8. Structure selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que le brin conducteur (14) est disposé entre ladite antenne (5) et lesdits éléments perturbateurs (12). 9. Structure selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que ledit brin conducteur (14) est disposé du côté opposé auxdits éléments perturbateurs (12) par rapport à ladite antenne (5). 10. Structure selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisée en ce que la distance (d) entre ledit brin conducteur (14) et ladite antenne (5) est comprise - entre 0,2 m et 1,6 m, lorsque la fréquence du système de radiocommunication est comprise entre 100 et 200 MHz ; et - entre 0,1 m et 0,9 m, lorsque ladite fréquence est com prise entre 200 et 400 MHz. 11. Hélicoptère (1) pourvu d'un système de radiocommunication (4) à haute fréquence VHF associé à une antenne (5) fixée sur la structure dudit hélicoptère, le rayonnement de ladite antenne (5) étant atténué dans au moins une direction par suite de la présence d'éléments perturbateurs (12) appartenant audit hélicoptère, caractérisé en ce qu'il comporte, à proximité de ladite antenne (5), au moins un brin conducteur (14) positionné sur ledit hélicoptère, de façon que l'interaction électromagnétique entre ladite antenne (5) et ledit brin conducteur (14) compense au moins en partie l'atténuation du rayonnement de ladite antenne (5) dans ladite direction d'atténuation. 12. Hélicoptère (1) selon la revendication 11, qui comporte un corps renflé (2) prolongé par une queue allongée (3) et dans lequel ladite antenne (5) est fixée sous ladite queue allongée, de sorte que le rayonnement de ladite antenne (5) est atténué au moins vers l'avant (F) dudit hélicoptère par suite de la présence de la partie inférieure (12) dudit corps renflé (2), caractérisé en ce que ledit brin conducteur (14) est fixé sous ladite queue allongée (3) pour compenser au moins en partie ladite atténuation vers l'avant (F) dudit hélicoptère ( 1 ) - 13. Hélicoptère (1) selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que ledit brin conducteur (14) est incorporé à un organe saillant (20) dudit hélicoptère. 14. Hélicoptère (1) selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit organe saillant (20) est un coupe-câble.