Brevet FR2807214A1 — publié le 20011005

DISPOSITIF DIFFUSION HERTZIENNE ET PYLONE POUR UN TEL DISPOSITIF La présente invention concerne le domaine équipements de diffusion hertzienne. De tels équipements sont déployés sur le terrain pour les telétransmissions, tant au niveau télécommunications comme les antennes destinées au système GSM (en anglais Global System for Mobile Communications) et PCS (Personal Communications Services), et plus généralement aux relais hertziens de téléphonie, que les autres technologies présentes ou avenir, qui nécessiteraient des liaisons aériennes. On connaît dans l'état de la technique différentes solutions de mât et pylônes destinés à la télédiffusion. On connaît notamment des mâts télescopiques, dont le mérite essentiel est de permettre une structure s'allégeant progressivement en hauteur tout en conservant une résistance optimale au vent. A titre d'exemple, le brevet français FR2745423 décrit un support d'antenne comportant deux attaches parallèles articulées à proximité l'une de l'autre par une extrémité à la base d'un support rigide, et fixé à un vertical pour forme un quadrilatère déformable dans le plan vertical en vue de régler l'inclinaison de l'antenne. Le brevet PCT W09858420 concerne un ensemble de de site cellulaire, qui est intégré avec différentes antennes et constituants de sorte que l'ensemble soit facile à installer sur un site cellulaire sans avoir recours à un câblage étendu ou analogue. L'ensemble comprend également un logement en fibre de verre léger, qui entoure l'antenne sans en perturber le fonctionnement. L'ensemble présente un système d'équilibrage destiné à soulever ou abaisser le logement de façon a accéder à l'antenne. Le brevet PCT W09966589 décrit une configuration d'antennes destinée à être utilisée en particulier avec un système de téléphone cellulaire et dans un environnement rural. Ce dispositif d'antenne comprend une colonne support creuse en acier habillée d'une gaine creuse en matière plastique renforcée de fibres de verre, par exemple. La colonne support et la gaine sont conçues de manière à présenter un aspect extérieur simulant l'écorce d'un arbre, tel qu'un pin sylvestre. La colonne est boulonnée sur un socle en béton placé au-dessous du niveau sol, et présente une couverture simulant les racines de l'arbre. La gaine porte et renferme une antenne équidirective raccordée à une ligne d'alimentation passant à travers la colonne et à travers une conduite située à l'intérieur socle en béton. Le compartiment d'équipement d'une station de base du système de téléphone cellulaire est raccordé a ligne d'alimentation de l'antenne. le brevet européen EP106069 ayant pour titre mât télescopique destiné à supporter antenne prévoit l'ajustement pneumatique des tubes télescopiques, dont l'intérêt est le montage très rapide sur le site, et la compacité élevée. Le brevet européen EP57002 ayant pour titre "Mât d'antenne télescopique" décrit un dispositif dont l'intérêt est seulement de mettre en avant un systeme télescopique pour soulever des appareils à des hauteurs élevées. Dans ces systèmes de supports, on recherche généralement la plus grande rigidité de telle sorte à maintenir le pointage le plus parfait, caractéristique d'autant plus importante que la fréquence des transmissions est plus élevée et l'éloignement des supports plus important. En effet, une augmentation de la fréquence signifie une plus grande directivité des rayonnements (propagation tendant vers un comportement "optique") et en conséquence l'exigence d'une plus grande précision dans la transmission. Faute de cette précision, la couverture des communications est imparfaite, le réseau pouvant même se trouver défaillant. La conséquence est qu'une rigidité élevée des supports entraîne habituellement une constitution plus robuste, et en conséquence une mise en #uvre de plus de materiaux de meilleure qualité. Pour pallier aux coûts entraînés par la nécessite de disposer de pylônes plus larges et plus lourds, il d'usage actuellement, particulièrement dans le cas qui nous occupe dans les présentes, typiquement pour les pylônes supports pour GSM, d'utiliser un système en treillis, donc constitué de portions de profilés métalliques rivetés et soudés entre eux. Les calculs de cette construction métallique partent d'un cahier des charges qui spécifie notamment résistance aux intempéries, dont les déformations sous vent, de telle sorte à garantir le fonctionnement du réseau la couverture des transmissions. A titre indicatif, pour le GSM, la valeur du dépointage ne doit pas dépasser i voire 20', en cas de vent fort. La généralisation actuelle du système de la télephonie mobile et des services qui lui sont et seront encore associés (accès aux bases de données et à `Internet par exemple) font que les besoins en pylônes supports d'antennes deviennent plus importants, mais simultanément se posent les problèmes de coûts matières et de fabrication de ces supports, de délais de préparation, ainsi que celui de leur transport de leur montage et de leur installation. En zone urbaine particulièrement, afin d'assurer aux usagers une couverture parfaite, les installateurs sont amenés à implanter leurs antennes sur les toits des immeubles les plus élevés, ce pose de nombreux problèmes de fixation, lorsque l'on sait les supports actuels, du fait de la rigidité requise, nécessitent un haubanage important. Enfin, sur le plan environnemental, la multiplication actuelle des pylônes pour GSM d'un certain volume est de nature à défigurer le paysage. L'etat de la technique en matière de pylônes supports d'antennes révèle, outre le souhait d'alléger ces systèmes, d'autres besoins fondamentaux tels que rapidite de montage, diminution de la traînée, fixations plus rapides, immunité au vandalisme (cas des poteaux isolés) L'incidence d'une diminution du poids se répercute dans le coût des matières premières, mais aussi dans le coût du transport du matériel nécessaire à la mise en #uvre. Dans ce qui suit, et après avoir mentionné ces difficultés d'acquisition et d'exploitation des pylônes- supports d'antennes actuels, nous nous attacherons à exposer les avantages apportés par la présente invention. Nous traiterons plus spécialement ci-après une solution de pylône-support d'antennes pour la transmission de signaux GSM. La présente invention a donc pour but de remedier aux inconvénients cités. Elle vise à obtenir une nouvelle conception des pylônes-supports d'antennes procurant les avantages ci-apres _ Faible traînée au vent _ Poids et encombrement au sol réduits - Conservation du pointage des antennes malgre une flexibilité contrôlée _ Faible coût à la production, au transport/installation et à l'exploitation _ Facilité de montage sur site - Esthétique La présente invention vise ainsi la production d'un pylône-support d'antennes performant, aux coûts d'acquisition et d'exploitation réduits, contribuant à un meilleur aménagement de l'environnement et à une plus grande commodité et qualité pour les utilisateurs. Ainsi, les multiples applications qui découlent de ces possibilités ouvrent des perspectives inédites en matière de pylônes-supports d'antennes standards. L'invention concerne selon son acception la plus générale un dispositif de diffusion hertzienne constitué par un pylône dont la partie supérieure supporte au moins une antenne reliée à un équipement électronique comportant un amplificateur HF caractérisé en ce que ledit équipement électronique est disposé dans la partie supérieure du pylône. Avantageusement, l'équipement électronique est enfermé dans un boîtier [shelter] profilé solidaire du pylône. De préférence, ledit équipement électronique est alimenté par cellules photovoltaïques disposées dans la partie supérieure du dispositif. Selon une variante avantageuse le dispositif comporte à sa partie supérieure une masse inertielle rotative produisant une stabilisation gyroscopique. L'invention concerne également un pylône pour un dispositif diffusion hertzienne conforme à l'une des revendications précédentes au moins caractérisé en ce qu'il est constitue par au moins une tige médiane flexible présentant à sa partie supérieure une tête disposée dans un plan sensiblement perpendiculaire à ladite tige, ladite tige étant munie espars transversaux articulés, le pylône comportant en outre des moyens non extensibles de liaison de la tête, desdits espars et de la base du pylône pour former des modules parallélépipédiques déformables, conservant sensiblement parallélisme des plans des espars, de la tête et du socle. Selon une variante, les moyens de liaison sont constitués par au moins deux haubans inextensibles disposés dé part et d'autre de la tige, fixés à l'une des extrémités à la base du pylône, à l'autre extrémité à la tête, pour former un parallélogramme déformable maintenant la tête dans un plan sensiblement constant. De préférence, les haubans sont solidaires de chacun des espars, pour former des cellules dont les bases et les sommets sont maintenus dans des plans parallèles. Selon un mode de réalisation particulier, les espars sont reliés à la tige par une articulation encastrée suivant l' de la tige, et libre dans au moins une direction transversale et en pivotement par rapport à au moins un axe transversal. Selon une variante, les espars sont constitués par des éléments sensiblement plans, et en ce que les moyens de liaison comprennent 3 haubans. Selon un mode de réalisation particulier, les espars sont constitués par des éléments sensiblement plans, et en ce moyens de liaison une pluralité de tiges flexibles. De préférence, la tête présente une partie carénée orientable selon un axe vertical. Selon une variante avantageuse, la tête est montée libre en rotation et présente des moyens d'entraînement aérodynamiques pour créer une stabilisation gyroscopique. Selon un mode de réalisation préféré, la tige constituée par une pluralité d'éléments encastrables. L'invention concerne encore un procédé pour l'installation d'un pylône comprenant un élément inférieur conique caractérisé en ce que l'on installe l'élément conique que l'on équipe l'extrémité supérieure dudit élément conique d'un treuil, et que l'on hisse l'élément de sommet jusqu'à hauteur permettant d'emboîter l'élément inférieur, et ainsi de suite 'usqu'au segment destiné à être emboîté dans l'élément inférieur de forme conique. A simple titre d'exemple non limitatif, exposé pour faciliter la compréhension des principes, moyens et procédés susceptibles de permettre la réalisation de l'invention, nous donnons en illustration schématique quelques modes particuliers de réalisations dans les trois planches annexées. La figure 1 est un schéma d'une antenne classique en déformation, où l'on constate le dépointage caractérisé par un angle w ; La figure 2 est un schéma de la déformation d'un parallélogramme vertical contenu dans un plan ; La figure 3 est un schéma de profil du pylône- support, conformément à l'invention, montré en déformation ; La figure 4 est une vue d'un étage du tendeur ou étoile déformable ; La figure 5 représente l'étoile supérieure monobloc support des antennes ; La figure 6 représente une articulation préférentielle par cardan ; La figure 7 représente un autre exemple de réalisation. Si l'on envisage de réaliser un pylône-support flexible permettant de conserver le pointage des antennes selon l'invention, et plus spécialement selon celui ses modes application ainsi que ceux des modes de réalisation de ses composants auxquels il semble qu'il y ait lieu de donner la préférence, on procède de la manière qui suit ou une manière analogue. On constitue un pylône-support flexible selon les modalités ci- après: - Le corps principal central est constitué du pylône proprement dit, soit sous forme de treillis classique, ou encore en tronçons tubulaires ou, pour les dimensions plus réduites, en tube unique (monotube). Dans notre option préférentielle illustrée, les tronçons sont des portions de cônes emboîtés télescopiques. - A la partie inférieure, une base - par exemple circulaire ou plus simplement carrée - est soit boulonnée sur une structure solidement établie, soit directement encastrée ou enterrée. - A la partie supérieure, une étoile rigide centrale à trois branches dont les extrémités servent points d'accrochages supérieurs aux tendeurs (Fig 5). - A différents niveaux intermédiaires, l'étoile à trois branches qui sert de tendeur, est constituée de bras horizontaux (les bielles) articulés, chacun selon un axe horizontal tangent à un cercle concentrique avec le support central. Ces bras rigides sont constitués de façon monobloc ou en structure tridimensionnelle du type treillis. Les bras successifs sont verticalement coplanaires, de telle sorte que seulement trois plans verticaux concourant à 120 C suffisent à contenir tous les plans de symétrie des branches supérieures et intermédiaires ( Fig. 3), ( Fig. 4). - De façon à bien définir les parallélogrammes élémentaires constitués des tronçons de pylône, des bielles et des segments de tendeurs, ces derniers sont immobilisés au niveau des extrémités des bras par des pièces du type presse- étoupe dans lequel passe le tendeur de section circulaire tel qu'un cable par exemple. Le serrage à volonté de l'écrou permet de solidariser ces éléments. - L'articulation de l'étoile supérieure dans l'option préférentielle est agencée comme suit le berceau inférieur cardan de liaison est solidaire de l'extrémité du pylône-support et simultanément bloque en rotation. Le berceau supérieur lui, solidaire du support des antennes de diffusion réception, quelle que soit la forme de ce support d'antennes, et est également bloqué en rotation de ce fait, le cardan ne tourne pas à ta façon d'un élément de transmission de mouvement entre arbres. Les mouvements possibles pour le cardan sont seulement ceux de pivotement autour des axes du croisil horizontal (Fig. 5). Un système mecaniquement équivalent est celui d'une rotule dont l'embout serait confondu avec l'axe de l'extrémité du pylône-support. - Lorsque certains pylônes-supports comportent un abri (denommé en anglais shelter), habituellement utilisé pour les appareillages, deux possibilités s'offrent installation directe le corps du pylône ou bien solidairement avec la cage-support d'antennes de telle façon que ce shelter puisse également conserver son orientation horizontale dans toutes les conditions de flexion. Une possibilité tendant à diminuer traînée de l'ensemble est celle prévoyant le positionnement du shelter dans position nettement plus basse, sans toutefois être telle que l'appareillage puisse être exposé au vandalisme. - Haubanage: dans l'option férentielle, l'invention permet la suppression des haubans. Cependant, même si dans certains cas il était nécessaire prévoir des haubans - par exemple pour des raisons de sécurité insuffisante des fondations, ou de limitation recherchée de la flexion - l'invention permet d'en limiter l'importance, et de réduire la surface couverte au sol, ainsi le nombre des points d'attache. Par ailleurs, les points de fixation au pylône pourraient se limiter à un niveau inférieur au lieu de se répartir sur toute la hauteur. Comportement du pylône-support d'antennes avec le vent: De ce qui précède, il est aisé de comprendre que l'invention, dépassant le besoin antérieur en rigidité des pylônes, tout en garantissant un pointage en toutes conditions, sera le mieux appliquée lorsque la flexibilité de ces derniers sera bien connue, ce qui peut résulter des calculs habituels de résistance des matériaux. Les trois câbles tendeurs, qui seront de caractéristiques mécaniques bien déterminées, seront calculés de telle sorte à maintenir une précontrainte sur le corps du pylône-support. De cette sorte, toute flexion de ce dernier permettra au tendeur sous le vent de ramener la cage d'antennes en position horizontale, les deux autres n'ayant pas la possibilité d'être réellement relâchés tout en exerçant un effet de stabilisation permanente. Il va de soi que seul le calcul soigné permet déterminer valeurs à donner aux précontraintes en fonction des conditions de fonctionnement. Néanmoins, on constate simplicité mise en place de la procédure. Concernant les composants, l'invention se distingue par la mise en #uvre d'éléments spéciaux assurant la précision et la sécurité de montage et de fonctionnement durable - des bras légers, robustes, munis de presse- étoupes rapportés - des portions tronconiques dont nous nous proposons de définir les rapports ainsi que les modes fixation particuliers. - des articulations sans usure lubrifiées à vie Il présente la possibilité, par rapport aux systèmes de treillis intégral, de disposer les câbles conducteurs à l'intérieur des tubes à l'abri des intempéries. ailleurs, les modalités d'obtention et d'utilisation de cet ensemble sont elles-mêmes susceptibles de plusieurs transpositions, tout particulièrement en fonction des dimensions générales, de l'implantation, et des conditions climatiques prévisibles. Ainsi, pour les pylônes-supports de dimensions courantes voisines de vingt mètres, une conception simple corps central est celle en deux ou trois tronçons superposés boulonnés uns aux autres moyennant des brides externes. Plus simplement encore, un corps monobloc peut être conçu lorsque conditions de transport ne constituent pas un facteur trop défavorable ou rédhibitoire. Il est à noter encore que la disposition préférentielle de l'invention permettant le passage intérieur des câbles accroît le blindage de ces derniers. L'invention est naturellement concevable en plusieurs variantes, dépendant an particulier des matériaux, des conditions d'environnement, de l'esthétique,.. . conception sans doute avantageuse permise par l'invention est celle déjà évoquée consistant an corps central agencé an plusieurs tronçons tronconiques télescopiques dont une disposition particulièrement simple et intéressante celle consistant en un assemblage robuste par brides soit, pour une jonction donnée : bride rapportée sur l'extérieur la partie inférieure du tronçon du dessus, et bride rapportée à l'intérieur du tube de dessous en partie supérieure. Une autre variante concerne un spositif présentant une partie basse en treillis, surmontée d'une partie haute tronconique faite d'une enveloppe telle tube. Au niveau de l'étoile supérieure, deux dispositifs peuvent également être appliqués pour assurer l'articulation libre: le premier consiste an un cône articulé, sorte d'anneau plan disposé sur pieds inclinés concourants, et le second en une rotule élastique analogue dans sa forme à certaines manettes de jeux ou joysticks" en anglais. La figure 6 représente une variante de réalisation. Le dispositif comporte une tige portante présentant un tronçon inférieur (100) formé par un treillis métallique conique prolongé par une pluralité de tronçon (101 à 104) emboîtés les uns dans les autres. tige supporte à son extrémité supérieure une tête (105) articulée en pivotement et en déplacement transversal. haubans (110, 111) assurent le parallélisme de la tête (105 avec la base du dispositif, et le maintien de la tête dans un plan sensiblement constant, même lorsque la tige fléchie sous l'action du vent. espars (120 à 123) sont articulés par rapport à la tige et forment avec les haubans des cellules déformables, conservant le parallélisme des espars. La partie supérieure présente plusieurs plate- formes (130, 131) maintenues parallèles par les haubans (110, 111) et articulées en pivotement et en déplacement transversal comme les espars. Ces plate-formes permettent placer les antennes (132). La tige supporte également un boîtier [shelter] (140) renfermant les équipements électroniques. évite ainsi les pertes en ligne occasionnés par les câbles reliant les antennes aux équipements électroniques placés habituellement à la base du pylône. Ce boîtier présente une double peau pour améliorer les échanges thermiques. L'assemblage se fait en installant tout d'abord la structure en treillis conique (100). On installe ensuite un treuil a l'extrémité supérieure de cette structure (100). On hisse ensuite le tronçon supérieur (103) équipé de la tête, à l'aide du treuil, jusqu'à ce que sa base atteigne une hauteur permettant de l'emboîter dans le tronçon inférieur (102). On renouvelle cette opération en hissant à l'aide du treuil le tronçon nouvellement introduit pour placer le tronçon suivant, et ainsi de suite jusqu'à ce que la tige soit élevée. Les haubans sont fixés sur la tête au début de l'opération, et servent de haubannage en phase provisoire et sont ensuite soumis à une légère contrainte pour équilibrer la tige. REVENDICATIONS - Dispositif de diffusion hertzienne constitué par un pylône dont la partie supérieure supporte au moins une antenne reliée à un équipement électronique comportant un amplificateur HF caractérisé en ce que ledit équipement électronique est disposé dans la partie supérieure du pylône. - Dispositif de diffusion hertzienne selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit équipement électronique est enfermé dans un boîtier [shelter] profilé solidaire pylône. - Dispositif de diffusion hertzienne selon la revendication 2 caractérisé en ce que ledit équipement électronique est alimenté par des cellules photovoltaïques disposées dans la partie supérieure du dispositif. 4 - Dispositif de diffusion hertzienne selon l'une quelconque revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte à sa partie supérieure une masse inertielle rotative produisant une stabilisation gyroscopique. - Pylône pour un dispositi de diffusion hertzienne conforme à l'une des revendications précédentes au moins caractérisé en ce qu'il est constitué au moins une tige médiane flexible présentant à sa partie supérieure une tête disposée dans un plan sensiblement perpendiculaire à ladite tige ladite tige étant munie d'espars transversaux articulés, pylône comportant en outre moyens non extensibles de liaison de la tête, desdits espars et de la base du pylone pour former des modules parallelépipédiques déformables, conservant sensiblement le parallélisme des plans des espars, la tête et du socle. 6 - Pylône selon la revendication 5 caractérisé en ce que moyens de liaison sont constitués par au moins deux haubans inextensibles disposés de part et d'autre de la tige, fixés à 'une des extrémités à la base du pylône, à 1 autre extrémité à la tête, pour former un parallélogramme déformable maintenant la tête dans un plan sensiblement constant. 7 - Pylône selon la revendication 5 caractérisé en ce que haubans sont solidaires de chacun des espars pour former cellules dont les bases et les sommets sont maintenus dans des plans parallèles. 8 - Pylône selon la revendication 5, 6 ou 7 caractérise en ce que les espars sont reliés à la tige une articulation encastrée suivant l'axe de la tige, et libre dans au moins une direction transversale et en pivotement par rapport à au moins un axe transversal. 9 - Pylône selon l'une quelconque des revendications précédentes 5 à 8 caractérisé en ce les espars sont constitués par des éléments sensiblement plans, et en ce que les moyens de liaison comprennent 3 haubans. 10 - Pylône selon l'une quelconque des revendications précédentes 5 à 8 caractérisé en ce que les espars sont constitués par des éléments sensiblement plans, et en ce les moyens de liaison une pluralité de tiges flexibles 11 - Pylône selon l'une quelconque des revendications précédentes 5 à 10 caractérisé en ce que la tête présente une partie carénée orientable selon un axe vertical. 12 - Pylône selon l'une quelconque des revendications précédentes 5 à 11 caractérisé en ce que la tête est montée libre en rotation et présente des moyens d'entraînement aérodynamiques pour créer une stabilisation gyroscopique. 13 Pylône selon l'une quelconque des revendications précédentes 5 à 12 caractérisé en ce que la tige est constituée par une pluralité d'éléments encastrables. 14 - Pylône selon la revendication 13 caractérisé en ce que l'élément inférieur est de forme conique. 15 - Procédé pour l'installation d'un pylône selon la revendication 14 caractérisé en ce que l'on installe l'élément conique, que l'on équipe l'extrémité supérieure dudit élément conique d'un treuil, et que l'on hisse l'élément de sommet jusqu'' une hauteur permettant d'emboîter l'élément inférieur, et ainsi de suite jusqu'au segment destiné à être emboîté dans l'élément inférieur de forme conique.