Brevet FR2759497A1 — publié le 19980814

La présente invention concerne les antennes dont les dimensions peuvent être modifiées afin de modifier leurs caractéristiques radioélectriques dans le but, généralement, de les faire travailler, au choix, dans une parmi plusieurs bandes de fréquences; de telles antennes sont principalement utilisées à des fréquences inférieures à 1 GHz. Des antennes sont connues qui comportent au moins un élément rayonnant à longueur électrique variable, réalisé à partir d'un alignement de n, avec n entier supérieur à 1, tronçons conducteurs séparés par des modules de commutation conçus pour relier électriquement entre eux tout ou partie des tronçons. A partir de celle de ses deux extrémités où il est alimenté, I'alignement constitue un élément rayonnant qui est fait, au choix, de i, 2, . . n tronçons. C'est ainsi que sont réalisées, en particulier, des antennes unipolaires à géométrie variable. Dans certains cas les modules de commutation sont simplement constitués par des moyens de fixation, généralement une vis et un écrou respectivement portés par les extrémités en regard des tronçons à raccorder électriquement. Quand le raccordement doit être télécommandé pour des raisons de facilité etlou de rapidité de mise en oeuvre, il est connu d'utiliser un module de commutation qui comporte un commutateur proprement dit et deux fils électriques pour commander le commutateur, la présence de ces fils qui sont isolés radioélectriquement des tronçons conducteurs par des moyens plus ou moins efficaces, limite les performances de l'antenne et cette limitation est d'autant plus grande que l'antenne supporte de fortes puissances ou de fortes tensions, comme c'est le cas avec les antennes fonctionnant en ondes décamétriques. II est à noter également qu'il est connu, par le brevet US 4 728 805, de réaliser des antennes à partir d'une matrice tri-dimensionnelle dont les rangs sont faits de segments conducteurs avec, aux intersections des rangs, des éléments photoconducteurs qui assurent des connexions entre segments quand ils sont éclairés. Cette technique n'est utilisable, du fait des photoconducteurs disponibles dans le commerce, qu'avec des antennes de faible puissance et, de plus, ces photoconducteurs doivent être éclairés en permanence pour être maintenus dans l'état passant. La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients précités dans les antennes dont la géométrie est réglable par télécommande. Ceci est obtenu grâce à une télécommande qui met en oeuvre à la fois des moyens optiques, des cellules photovoltaïques et des relais. Selon l'invention il est proposé une antenne à géométrie variable comportant au moins un alignement de n tronçons conducteurs, avec n entier supérieur à 1, séparés électriquement par n-l intervalles, n-1 modules de commutation respectivement affectés aux n-1 intervalles, m, avec m positif au plus égal à n-l de ces modules comportant un relais à deux états et m moyens conducteurs aboutissant respectivement sur les m modules pour acheminer des télécommandes, caractérisée en ce que au moins un des m modules de commutation comporte, p dispositifs photovoltaïques avec p entier positif inférieur à 3, pour commander le relais du module considéré, et en ce que le moyen conducteur aboutissant sur le module considéré est conducteur de la lumière et comporte p câbles optiques qui aboutissent respectivement sur les dispositifs. La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des figures s'y rapportant qui représentent: - la figure 1, une antenne selon l'invention, - la figure 2, une vue détaillée d'une partie de l'antenne selon la figure 1, - la figure 3, une autre antenne selon l'invention. Sur les différentes figures les éléments correspondants sont désignés par les mêmes références. La figure 1 est une vue schématique, en coupe, d'une antenne selon l'invention. II s'agit d'une antenne unipolaire, aussi dite antenne fouet. Cette antenne est à géométrie variable et comporte une partie rayonnante 1 et un plan de masse M. La partie rayonnante comporte deux tronçons conducteurs, alignés, 11, 12, séparés par un module de commutation, 2, qui sera décrit plus en détail à l'aide de la figure 2; cette partie rayonnante est disposée perpendiculairement au plan de masse M, au niveau d'un trou T percé dans le plan de masse, et se situe toute entière au-dessus du plan de masse M. Les tronçons conducteurs 11, 12 sont des cylindres creux dont les extrémités en regard sont respectivement reliées électriquement à deux accès du module de commutation 2. Deux fibres optiques F1, F2 relient respectivement deux connecteurs optiques Cl, C2 situés sous le plan de masse M, au module de commutation 2; ces fibres passent par le trou T puis à l'intérieur du tronçon 11 en profitant du fait que ce tronçon est un cylindre creux ouvert à ses deux extrémités. Un boîtier de commande, L, comportant une source laser de puissance, permet d'envoyer, une impulsion lumineuse, au choix, sur le connecteur optique C1 ou sur le connecteur optique C2. L'accès émission-réception de l'antenne se fait entre le plan de masse M et une borne A située sur le tronçon conducteur 11 au voisinage immédiat du plan de masse. Pour simplifier le dessin et parce qu'ils n'apportent rien à la compréhension de l'invention, les moyens de fixation qui relient mécaniquement entre elles toutes les pièces de la figure 1 n'ont pas été représentés. L'antenne selon la figure 1 est destinée à travailler entre 1,5 et 30 MHz, en une bande basse 1,5 - 7,5 MHz et une bande haute 7,5 30 MHz. Pour cela la longueur de chacun des tronçons Il, 12 a été prise sensiblement égale à 5 mètres et, grâce au module de commutation 2, le tronçon conducteur 12 peut être ou ne pas être connecté au tronçon Il ce qui donne à l'antenne une hauteur radioélectrique de 10 mètres pour la bande basse et de 5 mètres pour la bande haute. La figure 2 est une vue schématique du module de commutation 2 de la figure 1. Ce module comporte un relais R et deux cellules photovoltaïques 21, 22. Le relais R est un relais électromécanique bi-stable dont les deux états stables sont respectivement commandées, par impulsions de courant, à partir de deux entrées El, E2. Les deux états stables correspondent respectivement à l'ouverture et à la fermeture d'un contact interne au relais. Les bornes S1, S2 de ce contact constituent les accès d'utilisation du relais; elles sont respectivement connectées aux tronçons 1 1 et 12 représentés sur la figure 1 de manière à permettre, comme indiqué plus avant, d'assurer ou non une liaison électrique entre ces deux tronçons. Le relais R peut être constitué par un relais type REED SUPERDIL commercialisé par la société CELDUC sous la référence G31R3210. Les fibres optiques F1, F2 aboutissent respectivement sur les entrées de lumière des cellules photovoltaïques 21, 22 et les sorties de courant de ces cellules sont respectivement reliées aux entrées El, E2 du relais R. Pour connecter en série les deux tronçons 11 et 12 représentés sur la figure 1, afin de constituer un aérien de 10 mètres, une impulsion lumineuse provenant, comme il a été indiqué précédemment, du boîtier L est acheminée via le connecteur optique Cl et la fibre optique F1 jusqu'à la cellule photovoltaïque 21; I'impulsion de courant qui en résulte à la sortie de la cellule photovoltaïque 21 fait passer ou laisse en position fermée le contact du relais R selon que ce contact était en position ouverte ou fermée avant l'arrivée de l'impulsion. De la même façon, lorsqu'un fonctionnement avec un aérien de 5 mètres est désiré, c'est-à-dire avec seulement le tronçon 11 représenté sur la figure 1, une impulsion lumineuse est envoyée du boîtier L vers la cellule photovoltaïque 22 ; I'impulsion de courant qui en résulte à la sortie de la cellule photovoltaïque 22 fait passer ou laisse en position ouverte le contact du relais R selon que ce contact était en position fermée ou ouverte avant l'arrivée de l'impulsion. L'antenne qui vient d'être décrite à l'aide des figures 1 et 2, en utilisant des fibres optiques au lieu de conducteurs électriques pour la télécommande du module de commutation entre les tronçons conducteurs 11, 12 évite le couplage qui se serait établi entre le tronçon et les conducteurs électriques. II est à noter que c'est par souci d'esthétique qu'il a été choisi de profiter de ce que le tronçon conducteur 1 1 était creux pour faire passer les fibres optiques à l'intérieur et que, sans inconvénient notoire sur le plan du fonctionnement, les fibres peuvent être placées à l'extérieur du tronçon conducteur et en particulier sur le tronçon conducteur; dans le cas où le tronçon conducteur serait plein cette manière de faire passer les fibres serait d'ailleurs la seule possible. La figure 3 est le schéma simplifié d'une autre antenne selon l'invention. L'antenne est ici du type dipôle horizontal et chacun des deux bras du dipôle comporte trois tronçons conducteurs alignés, séparés les uns des autres par des modules de commutation 2a, 3a, 2b, 3b. Ces modules de commutation représentés schématiquement par un simple contact, sont, dans l'antenne qui a servi d'exemple à la présente description, du même type que le module de commutation 2 des figures 1 et 2. Et, toujours dans l'antenne considérée, des fibres optiques, non représentées, servent à la commande de ces modules; elles longent les bras du dipôle, en venant du milieu du dipôle, pour aboutir sur les différents modules. L'antenne ayant servi d'exemple pour le dessin selon la figure 3 est une antenne conçue pour des liaisons hertziennes par réflexion ionosphérique dans la bande 1,5-12 MHz sur une distance de O à 500 km. Quand les quatre modules de commutation sont ouverts l'antenne a une envergure électrique de 15 mètres, les tronçons Il a, Il b étant seuls en fonctionnement. L'antenne est alors prévue pour fonctionner entre 6 et 12 MHz. Quand les modules 2a, 2b sont fermés et les modules 3a, 3b ouverts, I'envergure électrique est portée à 30 mètres et l'antenne est prévue pour fonctionner entre 3 et 6 MHz. Et, quand les quatre modules de commutation sont fermés, I'envergure électrique est de 60 mètres et l'antenne est prévue pour fonctionner entre 1,5 et 3 MHz. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits ou mentionnés; c'est ainsi que les modules de commutation peuvent comporter un relais à un état stable et un état instable; dans ce cas une seule fibre optique et une seule cellule photovoltaïque suffisent et la commande de l'état instable se fait par l'envoi d'un flux lumineux continu à travers la fibre optique pendant tout le temps que doit être maintenu cet état instable; le retour à l'état stable se fait par arrêt de l'envoi du flux lumineux. Cette façon de procéder a certes l'avantage de réduire le nombre d'éléments pour assurer la commutation mais a l'inconvénient de nécessiter, pour le maintien à l'état instable, un flux lumineux continu, c'est-à-dire de l'énergie en continu et éventuellement une source lumineuse plus puissante qu'avec un relais à deux états stables commandés par impulsions. Un troisième type de module de commutation est utilisable; il comporte un relais à deux états stables mais à une seule entrée, et ce relais, de type compteur, change d'état à chaque impulsion reçue sur son entrée. Comme avec le module décrit dans le paragraphe précédent, une seule fibre optique et une seule cellule photovoltaïque sont nécessaires par module et, comme avec le module décrit à l'aide de la figure 2, la commande se fait par impulsions. Mais ce module présente l'inconvénient de nécessiter, pour l'opérateur, des moyens spécifiques de signalisation de l'état ouvert ou fermé du relais; en effet avec les deux types de modules précédents les télécommandes des états ouvert et fermé sont distinctes et soit la dernière télécommande peut donc être facilement signalisée, soit la télécommande désirée peut être effectuée à toutes fins utiles, par mesure de sécurité, dans le cas d'un doute sur l'état du relais; il en va différemment avec un relais de type compteur puisque, en cas de doute sur l'état du relais, il ne peut pas être procédé à une commande de sécurité et qu'il faut donc, par exemple, connaissant l'état du relais à un moment donné, disposer d'un moyen de comptage modulo 2 pour les télécommandes effectuées à partir de ce moment donné. De même le relais d'un module de commutation peut être de type électronique. Quant aux antennes comportant plusieurs modules de commutation, il est possible de réaliser certains de ces modules selon l'invention et d'autres selon l'art connu, par exemple en reliant certains tronçons conducteurs par des moyens de fixation du type vis-écrou. Pour ce qui est des cellules photovoltaïques dont il a été question ciavant elles peuvent être remplacées par des batteries de cellules photovoltaïques tandis que les fibres optiques peuvent être remplacées par des câbles optiques comportant plusieurs fibres optiques en parallèle. II est même possible d'utiliser, pour les relais des modules, non pas des relais "ouvert-fermé" ordinaires mais des relais qui dans un de leurs deux états, voire dans leurs deux états, commutent une impédance, par exemple: impédance infinie dans l'état ouvert et impédance Z dans l'état fermé. REVENDICATIONS 1. Antenne à géométrie variable comportant au moins un alignement de n tronçons conducteurs (11, 12), avec n entier supérieur à 1, séparés électriquement par n-1 intervalles, n-l modules de commutation (2) respectivement affectés aux n-l intervalles, m, avec m positif au plus égal à n-l de ces modules comportant un relais (R) à deux états et m moyens conducteurs aboutissant respectivement sur les m modules pour acheminer des télécommandes, caractérisée en ce que au moins un des m modules de commutation comporte, p dispositifs photovoltaïques (21, 22) avec p entier positif inférieur à 3, pour commander le relais du module considéré, et en ce que le moyen conducteur aboutissant sur le module considéré est conducteur de la lumière et comporte p câbles optiques (F1, F2) qui aboutissent respectivement sur les p dispositifs (21, 22). 2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que les dispositifs comportent chacun au moins une cellule photovoltaïque (21, 22). 3. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le relais est un relais électromagnétique (R). 4. Antenne selon la revendication 3, caractérisée en ce que le relais (R) est un relais à deux états stables et à deux entrées de commande pour commander respectivement les deux états stables, en ce que p est égal à 2, en ce que les deux dispositifs photovoltaïques sont respectivement couplés aux deux entrées de commande et en ce que les deux câbles comportent chacun au moins une fibre optique (F1, F2).