Brevet FR2891092A1 — publié le 20070323

SYSTEME ANTENNAIRE POUR LIAISON IONOSPHERIQUE CONTINUE L'invention concerne notamment un système antennaire large bande pour liaison ionosphérique. Le système est destiné, par exemple, à des stations de radiocommunication haute fréquence HF pour assurer des liaisons par réflexion ionosphérique d'une façon continue sur des distances pouvant varier de 0 à 5000 Kms, donc sans zone de silence (désignée habituellement par l'expression anglosaxonne skip zone ). Pour couvrir d'une façon continue des distances variant de 0 à 10 5000 Kms, on utilise généralement plusieurs types d'antennes, chacune étant dédiée à une gamme de distances. Il est notamment connu de l'art antérieur: É pour les courtes distances 0500 Kms, d'utiliser des antennes de type NVIS (abréviation de Near Vertical Incidence Skywaves), en particulier des antennes large bande telles que la Vé-inclinée à charges résistives (ou L.oaded Inverted Vee), l'antenne-dipôle-repliée à charges résistives, É pour les moyennes distances 500-2000 Kms, de mettre en oeuvre usuellement, des antennes à polarisation verticale, en particulier les antennes dites épaisses à large bande comme la conique ou la biconique, É pour les longues distances 2000-5000 Kms, d'utiliser, de préférence, des antennes directives large bande à grand gain tels que l'antenne Vé-inclinée (connue sous le terme anglo-saxon Sloping Vee) dont la structure est détaillée en figure 1. L'utilisation de telles structures antennaires présentent notamment les inconvénients suivants: 2891092 2 É une occupation du sol pénalisante lorsque l'on cherche à répondre aux différents besoins, É l'impossibilité d'utiliser simultanément les antennes de type différent, d'où la nécessité d'utiliser un équipement de commutation permettant de passer d'une antenne à l'autre suivant la distance de la liaison à assurer. L'invention concerne un système antennaire large bande comportant au moins une première antenne fonctionnant dans les hautes fréquences, bande de fréquence BPs, couvrant les longues distances et une deuxième antenne fonctionnant dans les basses fréquences, bande de fréquence BPb, pour couvrir les courtes et moyennes distances, la bande de fréquence BPb étant plus basse que la bande BPs, un poste radio caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif d'alimentation adapté à alimenter simultanément les deux antennes. La première antenne est par exemple une antenne de type Véinclinée composée de 2 brins conducteurs partant du sommet d'un mât support et rejoignant le sol en formant un angle dont la projection sur le sol est désignée a et la deuxième antenne est de type Vé-inclinée composée de 2 brins conducteurs partant du somment du mât support et rejoignant le sol en formant un angle dont la projection sur le sol est désignée 13 et la valeur de l'angle 13 est supérieure a et un moyen de liaison entre le poste radio et le dispositif d'alimentation. L'invention présente notamment les avantages suivants: É La structure antennaire permet d'assurer des liaisons radio courte, moyenne et longue distance de 0 à 5000 Kms par réflexion ionosphérique dans la bande HF 230 MHz, É L'antenne n'a besoin que d'un mât support, ce qui permet un équipement à moindre coût et un déploiement rapide, à l'inverse des systèmes impliquant l'utilisation de plusieurs mâts-supports, 2891092 3 É L'antenne est compacte et donc facilement transportable. Elle est bien adaptée pour les stations radio tactique qui sont amenées à être déplacées fréquemment. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif et nullement limitatif, annexé des figures qui représentent: É La figure 1 un schéma d'une antenne de type Vé-incliné, É La figure 2 une représentation de principe du système antennaire, É La figure 3 une représentation d'un dispositif d'alimentation du système antennaire, É Les figures 4 et 5 deux variantes de réalisation du dispositif de la figure 3, et É La figure 6 un exemple de réalisation du dispositif d'alimentation. Le système selon l'invention repose notamment sur le couplage de deux éléments rayonnants de type Vé-incliné ayant des angles au sommet différents, les éléments étant disposés sur un même mât support. Pour rappel, la figure 1 représente un exemple d'antenne Véinclinée. L'antenne V6-inclinée est constituée de deux brins conducteurs (a) et (b) placés au-dessus du plan de sol P. Les premières extrémités des brins (a) et (b), respectivement (a1) et (b1) sont surélevées au-dessus du sol d 'une hauteur H, par tout moyen usuel connu, tel qu 'un mât-support par exemple, et constituent les points d'alimentation de l'antenne. Les deuxièmes extrémités des brins (a) et (b), respectivement (a2) et (b2) sont placées proche du sol et écartées l'une de l'autre d'une distance D choisie en fonction des caractéristiques demandées à I 'antenne. Ces extrémités sont raccordées au plan de sol à travers les résistances Ra et Rb en connectant une des sorties de ces résistances respectivement aux extrémités (a2) et (b2) et l'autre sortie à un dispositif de mise à la terre M non représenté, par exemple un piquet de mise à la terre, un grillage de terre etc... La figure 2 représente un exemple d'un système selon l'invention. Le système antennaire selon l'invention comprend par exemple: É un mât support 3, É un premier ensemble désigné antenne 1 de type V6-incliné composée de 2 brins conducteurs 1 a, 1 b partant du sommet S du mât support et rejoignant le sol en formant un angle dont la projection sur le sol est o désigné a. La valeur de l'angle a est faible et comprise par exemple entre 25 et 50 . Les extrémités l'a, 1'b côté sol de ces 2 brins sont mises au contact du sol à travers une résistance de charge d'environ 300 à 600 ohms et un équipement de mise à la terre non représentés sur la figure. Les deux extrémités 1"a, 1"b côté tête de mât forment les 2 points d'alimentation 10a, 10b de l'antenne 1 (figure 3). Les brins rayonnants ont une longueur choisie pour que le gain radioélectrique de cette antenne soit maximal dans la partie supérieure de la bande HF. La partie de la bande HF concernée est, par exemple, la bande variant de 6 à 30 MHz, bande haute fréquence désignée BPs, É un deuxième ensemble désigné antenne 2 de type V6-incliné est composée de 2 brins conducteurs 2a, 2b partant du sommet du mât support et rejoignant le sol en formant un angle dont la projection sur le sol est désigné f3, différent de l'angle a. Les deux extrémités 2"a, 2"b côté tête de mât forment les 2 points d'alimentation 11 a, 11 b de l'antenne 2 (figure 3). Les extrémités côté sol 2'a, 2'b de ces 2 brins sont mises au contact du sol à travers une résistance de charge. L'angle (3 est plus ouvert que l'angle a, R est supérieur a. La longueur des brins rayonnants 2a, 2b est choisie pour que son rendement soit suffisant dans la partie inférieure de la bande HF. La valeur de l'angle f3 se situe entre 180 et 90 . La partie de la bande HF concernée varie, par exemple, de 2 à 8 MHz, bande basse fréquence désignée BPb par rapport à la bande HF, bande haute fréquence désignée BPs. Ces deux antennes 1, 2 sont alimentées simultanément par un même poste radio 4 à travers par exemple un diplexeur 5 dont la structure est détaillée aux figures suivantes. Le diplexeur 5 comprend notamment une entrée 8 (figure 3) et des sorties correspondant, l'une, 5h voie haute, à la partie supérieure de la bande HF et l'autre, 5b voie basse, à la partie inférieure de la bande HF. Elles sont connectées respectivement à l'antenne 1 et à l'antenne 2. La figure 3 schématise un exemple de structure pour le dispositif d'alimentation. Ce dernier comporte un diplexeur 5 symétrique dont: É La sortie voie haute 5h (filtrage passe-haut) est connectée aux deux points d'alimentation 10a, 10b de l'antenne 1, É La sortie voie basse 5b (filtrage passe-bas) est connectée aux deux points d'alimentation 11a, 11 b de l'antenne 2, É L'entrée 8 est connectée par exemple au moyen d'un câble d'alimentation bifilaire 9 au poste radio 4. Usuellement, la connexion au poste radio s'effectue par un 20 système asymétrique coaxial. Les figures 4 et 5 représentent deux variantes de réalisation comprenant un transformateur d'impédance symétriseur. La figure 4 comprend entre le poste radio 4 et le diplexeur 5, un coaxial 12 et un transformateur d'impédance symétriseur 13 ayant notamment pour fonction de symétriseur et d'adaptation d'impédance de la ligne 9. Sur la figure 5 le transformateur symétriseur est combiné au diplexeur 5. la sortie coaxiale du transformateur symétriseur 13 permet de brancher directement le poste radio 4 par un câble coaxial 14 sans utilisation de câble d'alimentation bifilaire. La figure 6 représente un exemple de réalisation du dispositif d'alimentation. Le filtrage passe-haut est assuré par exemple par une ou plusieurs capacités Ci antre le bifilaire 9 et les entrées 10a et 10b de 5 l'antenne 1. Le filtrage passe-bas est assuré par une ou plusieurs selfs Li entre le bifilaire 9 et les entrées 11a, 11 b de l'antenne 2. L'exemple chiffré qui suit est donné à titre illustratif. Le mât support a par exemple une hauteur de 15 mètres. Il est réalisé en plastique renforcé-fibre de verre donc isolant pour permettre l'utilisation de ligne de transmission bifilaire. L'antenne 1 est constituée par exemple de deux brins conducteurs rayonnants de 75 m. La valeur de l'angle au sommet projeté est de 35 et la 15 résistance de charge de:360 ohms. L'antenne 2 est constituée par exemple de deux brins conducteurs rayonnants de 75 m. La valeur de l'angle au sommet projeté est de 180 et les résistances de charge de 360 ohms. Le diplexeur comprend deux capacités de 100pF et deux 20 inductances ayant pour valeur 101.tH. 2891092 7 REVENDICATIONS 1 Système antennaire large bande comportant au moins une première antenne (1) fonctionnant dans les hautes fréquences, bande de fréquence BPs, couvrant les longues distances et une deuxième antenne (2) fonctionnant dans les basses fréquences, bande de fréquence BPb, pour couvrir les courtes et moyennes distances, la bande de fréquence BPb étant plus basse que la bande BPs, un poste radio (4) caractérisé en ce qu'il io comporte au moins un dispositif d'alimentation (5) adapté à alimenter simultanément les deux antennes (1) et (2). 2 Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'antenne (1) est de type V6-inclinée composée de 2 brins conducteurs (1 a, 1 b) partant du sommet d'un mât support (3) et rejoignant le sol en formant un angle dont la projection sur le sol est désignée a et la deuxième antenne (2) est de type V6-incliné composée de 2 brins conducteurs (2a, 2b) partant du somment du mât support et rejoignant le sol en formant un angle dont la projection sur le sol est désignée (3 et l'angle (i est supérieur à l'angle a et un moyen de liaison (9) entre le poste radio (4) et le dispositif d'alimentation (5). 3 Système antennaire selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation comporte un diplexeur (5) ayant deux sorties (5h, 5b), une première sortie haute (5h) correspond à la partie supérieure de la bande BPs en liaison avec l'antenne (1) et une deuxième sortie voie basse (5b) correspond à la partie inférieure de la bande BPb en liaison avec l'antenne (2). 4 Système selon la revendication 3 caractérisé en ce que le diplexeur (5) 30 comporte un filtre passe-haut comprenant au moins deux capacités C, , C2 et un filtre passe-bas comprenant deux selfs LI, L2. Système selon la revendication 2 caractérisé en ce que la valeur de l'angle a est comprise entre 25 et 50 et la valeur de l'angle R est comprise entre 90 et 180 . 6 Système selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comprend un transformateur symétriseur (13) disposé entre le diplexeur (5) et le poste radio (4) et un coaxial (12) entre le poste radio (4) et le transformateur symétriseur (13) et un bifilaire (9) entre le transformateur symétriseur (13) et le diplexeur (5). 7 Système selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comprend un transformateur d'impédance (13) combiné au diplexeur (5) et un coaxial (14) entre le poste radio (4) et le transformateur d'impédance (13). 8 Utilisation du système selon l'une des revendications 1 à 7 pour les liaisons ionosphériques continues de 0 à 5000Km.