Brevet FR3131107A1 — publié le 20230623

Dispositif antennaire (102) comprenant un réseau basse fréquence (104) de dipôles basse fréquence (112) présentant des centres (112c) respectifs alignés sur un axe dit vertical (A1) ; un réseau haute fréquence (106) de dipôles haute fréquence (114) présentant des centres (114c) respectifs se succédant verticalement ; et un support (115) des dipôles basse fréquence (112) et des dipôles haute fréquence (114). Le dispositif est caractérisé en ce que les dipôles haute fréquence (114) sont agencés de sorte que le centre (112c) de chaque dipôle basse fréquence (112) soit positionné verticalement entre les centres (114c) d’une paire (P1 ; P2) de deux dipôles haute fréquence (114). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 DISPOSITIF ANTENNAIRE À DEUX RÉSEAUX DE DIPÔLES ET SYSTEME DE COMMUNICATION ASSOCIE Domaine technique de l’invention L’invention concerne un dispositif antennaire à deux réseaux de dipôles et un système de communication associé. L’invention trouve une application privilégiée pour mutualiser, sur une même infrastructure radio, deux services distincts opérant dans des bandes de fréquences différentes, comme par exemple un service de radiodiffusion FM (de l’anglais « Frequency Modulation ») et un service de radio numérique terrestre, également désigné par l’acronyme RNT. Arrière-plan technologique Le brevet GB1247629 décrit un dispositif antennaire à ouverture azimutale élevée pour la diffusion de signaux UHF (de l’anglais « Ultra High Frequency »). Ce dispositif antennaire comprend un réseau de dipôles basse fréquence alignés verticalement et un réseau de dipôles haute fréquence également alignés verticalement. Le dispositif antennaire comporte en outre un support des dipôles, sous la forme d’un mât vertical. Pour limiter les couplages entre les réseaux, le brevet GB1247629 propose de placer, le long du mât, un réseau au-dessus de l’autre. À cause de cela, le mât peut atteindre une hauteur très élevée, ce qui peut imposer de fortes contraintes mécaniques pour assurer un maintien stable et robuste du mât. L’ajout de services à basse fréquence sur un pylône existant et hébergeant déjà des services haute fréquence est particulièrement contraignant dans la mesure où le réseau basse fréquence doit être positionné en tête de pylône pour préserver un rayonnement quasi-symétrique autour du mât, tout en limitant les interférences avec les réseaux déjà présents sur le mât. Ainsi, l’ajout d’un réseau basse fréquence prévu pour, par exemple, fournir un service radiodiffusion FM opérant entre 87.5 MHz et 108 MHz, présente l’inconvénient de condamner le sommet du pylône exclusivement pour ce service, empêchant ainsi l’adjonction d’un nouveau service à une fréquence supérieure, tel qu’un service de radio terrestre numérique opérant par exemple entre 174 MHz et 240 MHz. Ainsi, il peut être souhaité de prévoir un dispositif antennaire qui permette de s’affranchir d’au moins une partie des problèmes et contraintes précités. Il est donc proposé un dispositif antennaire comprenant : un réseau basse fréquence de dipôles basse fréquence présentant des centres respectifs alignés sur un axe dit vertical ; un réseau haute fréquence de dipôles haute fréquence présentant des centres respectifs se succédant verticalement ; et un support des dipôles basse fréquence et des dipôles haute fréquence, dans lequel les dipôles haute fréquence sont agencés de sorte que le centre de chaque dipôle basse fréquence soit positionné verticalement entre les centres d’une paire de deux dipôles haute fréquence. Ainsi, les dipôles haute fréquence sont imbriqués verticalement avec les dipôles basse fréquence, de manière à limiter le couplage entre les dipôles haute fréquence et les dipôles basse fréquence, tout en réduisant la hauteur du support. L’invention peut en outre comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles qui vont être décrites ci-dessous, selon toute combinaison techniquement possible. Le support comprend un support principal, le long duquel sont agencés verticalement les dipôles basse fréquence. Le support comprend en outre un support auxiliaire, le long duquel sont agencés verticalement les dipôles haute fréquence. De préférence, le support auxiliaire est fixé au support principal. Le support principal est un mât principal creux et électriquement conducteur. Le dispositif antennaire comprend en outre une ligne coaxiale comprenant au moins un conducteur intérieur reliant électriquement les dipôles basse fréquence à un même connecteur d’entrée/sortie du réseau basse fréquence, de sorte que le mât principal constitue une ligne de retour vers une masse électrique commune. Le dispositif antennaire comprend en outre sur le mât principal un dispositif de découplage des dipôles basse fréquence par rapport aux dipôles haute fréquence. Le dispositif de découplage est fixé sur le mât principal et relié au conducteur intérieur de la ligne coaxiale du réseau basse fréquence. Le dispositif de découplage est un filtre passe-bas coaxial disposé en entrée du réseau basse fréquence. Le filtre comprend une alternance de tronçons coaxiaux de forte et faible impédance. Le centre de chaque dipôle basse fréquence est agencé verticalement au milieu des centres de la paire de dipôles haute fréquence. Les centres des dipôles haute fréquence de chaque paire sont alignés verticalement. Les centres des dipôles haute fréquence d’au moins une paire de dipôles haute fréquence sont décalés horizontalement d’un côté des centres des dipôles basse fréquence, tandis que les centres d’au moins une autre paire de dipôles haute fréquence sont décalés horizontalement de l’autre côté des dipôles basse fréquence. Les paires de dipôles haute fréquence sont agencées alternativement de part et d’autre des dipôles basse fréquence. Les deux paires de dipôles haute fréquence associées à deux dipôles basse fréquence consécutifs sont décalés horizontalement d’un même côté des dipôles basse fréquence. Les dipôles basse fréquence et les dipôles haute fréquence sont inclinés les uns par rapport aux autres. Au moins un dipôle haute fréquence est disposé au centre d’un dipôle basse fréquence. Les dipôles basse fréquence et/ou les dipôles haute fréquence comportent deux bras colinéaires et de même longueur, de préférence égale à un quart de la longueur d’onde associée à une fréquence de fonctionnement dudit réseau respectif. Le support auxiliaire comprend au moins un mât auxiliaire creux et électriquement conducteur. Le dispositif antennaire comprend en outre une ligne coaxiale comprenant au moins un conducteur intérieur courant à l’intérieur dudit au moins un mât auxiliaire et reliant électriquement les dipôles haute fréquence à un même connecteur d’entrée/sortie du réseau haute fréquence, de sorte que ledit au moins un mât constitue une ligne de retour vers une masse électrique commune. Le dispositif antennaire comprend en outre un dispositif de découplage des dipôles haute fréquence par rapport aux dipôles basse fréquence, ledit dispositif de découplage étant relié au conducteur intérieur de la ligne coaxiale du réseau basse fréquence. Le dispositif de découplage comprend un ou plusieurs filtres réjecteurs de fréquence. Le dispositif antennaire comprend en outre pour chaque dipôle basse fréquence, au moins un piège quart d’onde disposé autour d’un pied du dipôle basse fréquence. Le pied du dipôle basse fréquence comprend deux tubes de fixation parallèles entre eux, le piège quart d’onde comprenant deux corps cylindriques creux tronqués longitudinalement, de manière à présenter chacun une surface plane. Les deux corps cylindriques sont disposés respectivement autour de chacune des deux tubes de fixation, de sorte que les surfaces planes des deux corps cylindriques soient en regard l’une de l’autre. Un autre objet de l’invention est un système de communication configuré pour émettre et/ou recevoir des signaux radiofréquence, dans au moins deux bandes de fréquences distinctes. Le système de communication est caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif antennaire selon l’invention, tel que décrit ci-dessus. Brève description des figures L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : la est une vue en perspective d’un système de communication incluant un dispositif antennaire selon un premier mode de réalisation de l’invention ; la est une vue de dessus schématique du dispositif antennaire selon la ; la illustre schématiquement une vue de face de l’agencement des dipôles haute fréquence par rapport aux dipôles basse fréquence du dispositif antennaire selon la ; la est une vue en coupe latérale du réseau basse fréquence du dispositif antennaire selon la ; la est vue en perspective schématique du réseau haute fréquence du dispositif antennaire selon la ; la illustre schématiquement en perspective deux variantes de réalisation de l’agencement du support du réseau haute fréquence du dispositif antennaire selon la ; la est une vue en coupe latérale du réseau haute fréquence du dispositif antennaire selon la ; la est une vue coupe d’une pièce de liaison à découplage du réseau haute fréquence du dispositif antennaire selon la ; la illustre des diagrammes de rayonnement azimutal du réseau basse fréquence du dispositif antennaire selon la ; la illustre des diagrammes de rayonnement en élévation du réseau basse fréquence du dispositif antennaire selon la ; la illustre des diagrammes de rayonnement azimutal du réseau haute fréquence du dispositif antennaire selon la ; la illustre des diagrammes de rayonnement en élévation du réseau haute fréquence du dispositif antennaire selon la ; la illustre le paramètre de transmission S12 du dispositif antennaire selon la avec et sans dispositifs de découplage ; la est une vue en coupe longitudinale du réseau basse fréquence du dispositif antennaire selon la illustrant une variante de réalisation du dispositif de découplage ; la est une vue en coupe longitudinale du réseau haute fréquence du dispositif antennaire selon la illustrant une variante de réalisation pour la connexion des dipôles ; la est une vue en coupe transversale du réseau haute fréquence de la ; la est une vue en perspective d’une variante de réalisation du dispositif antennaire selon la illustrant des pièges quart-d’onde sur le réseau basse fréquence ; la illustre des diagrammes de rayonnement azimutal du réseau haute fréquence du dispositif antennaire selon la , avec et sans pièges quart-d’onde ; la illustre en perspective un dispositif antennaire selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ; la illustre en perspective un dispositif antennaire selon un troisième mode de réalisation de l’invention ; la illustre schématiquement un agencement des dipôles selon une première variante de réalisation du dispositif antennaire selon la ; la illustre schématiquement un agencement des dipôles selon une deuxième variante de réalisation du dispositif antennaire selon la ; la illustre schématiquement un agencement des dipôles selon une troisième variante de réalisation du dispositif antennaire selon la ; la illustre schématiquement un agencement des dipôles selon une quatrième variante de réalisation du dispositif antennaire selon la ; et la illustre schématiquement un agencement des dipôles selon une variante de réalisation du dispositif antennaire selon la . Dispositif antennaire (102 ; 202 ; 302 ; 402 ; 502 ; 602 ; 702 ; 802) comprenant : un réseau basse fréquence (104 ; 204 ; 304) de dipôles basse fréquence (112 ; 212 ; 312) présentant des centres (112c) respectifs alignés sur un axe dit vertical (A1) ; un réseau haute fréquence (106 ; 206 ; 306) de dipôles haute fréquence (114 ; 214 ; 314) présentant des centres (114c) respectifs se succédant verticalement ; et un support (115) des dipôles basse fréquence (112 ; 212 ; 312) et des dipôles haute fréquence (114 ; 214 ; 314) ; caractérisé en ce que les dipôles haute fréquence (114 ; 214 ; 314) sont agencés de sorte que le centre (112c) de chaque dipôle basse fréquence (112 ; 212 ; 312) soit positionné verticalement entre les centres (114c) d’une paire (P1 ; P2) de deux dipôles haute fréquence (114 ; 214 ; 314). Dispositif (102 ; 202 ; 302 ; 402 ; 502 ; 602 ; 702 ; 802) selon la revendication 1, dans lequel le support (115) comprend : un support principal (116 ; 216 ; 316) le long duquel sont agencés verticalement les dipôles basse fréquence (112 ; 212 ; 312) ; et un support auxiliaire (118 ; 118a, 118b ; 218 ; 318a, 318b) le long duquel sont agencés verticalement les dipôles haute fréquence (104 ; 214 ; 314), ledit support auxiliaire étant fixé au support principal. Dispositif (102 ; 202 ; 302) selon la revendication 2, dans lequel le support principal est un mât principal (116 ; 216 ; 316) creux et électriquement conducteur, ledit dispositif comprenant en outre une ligne coaxiale (122) comprenant au moins un conducteur intérieur (122a, 122b) reliant électriquement les dipôles basse fréquence (112) à un même connecteur d’entrée/sortie (120) du réseau basse fréquence, de sorte que le mât principal constitue une ligne de retour vers une masse électrique commune. Dispositif (102 ; 202 ; 302) selon la revendication 3, comprenant en outre sur le mât principal (116 ; 216) un dispositif de découplage (126 ; 226 ; 140) des dipôles basse fréquence (112 ; 212) par rapport aux dipôles haute fréquence (114 ; 214), ledit dispositif de découplage étant fixé sur le mât principal et relié au conducteur intérieur (112a, 112b) de la ligne coaxiale (122) du réseau basse fréquence. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le dispositif de découplage est un filtre passe-bas coaxial (140) disposé en entrée du réseau basse fréquence, ledit filtre (140) comprenant une alternance de tronçons coaxiaux (141.1, 142.1, 141.2, 142.2, 141.3, 142.3, 141.4) de forte et faible impédance. Dispositif (102 ; 202 ; 302) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le centre (112c) de chaque dipôle basse fréquence (112 ; 212 ; 312) est agencé verticalement au milieu des centres (114c) de la paire (P1 ; P2) de dipôles haute fréquence (114). Dispositif (102 ; 202 ; 302) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les centres (114c) des dipôles haute fréquence (114) de chaque paire (P1 ; P2) sont alignés verticalement. Dispositif (102 ; 402 ; 502) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les centres (114c) des dipôles haute fréquence (114) d’au moins une paire (P1) sont décalés horizontalement d’un côté des centres (112c) des dipôles basse fréquence (112), tandis que les centres (114c) d’au moins une autre paire (P2) de dipôles haute fréquence (114) sont décalés horizontalement de l’autre côté des dipôles basse fréquence (112). Dispositif (102 ; 402) selon la revendication 8, dans lequel les paires (P1, P2, P3, P4) de dipôles haute fréquence (114) sont agencées alternativement de part et d’autre des dipôles basse fréquence (112). Dispositif (602 ; 802) selon la revendication 8, dans lequel les deux paires (G1 ; G2) de dipôles haute fréquence associées à deux dipôles basse fréquence consécutifs sont décalés horizontalement d’un même côté des dipôles basse fréquence. Dispositif (202 ; 302) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel les dipôles basse fréquence (212) et les dipôles haute fréquence (214) sont inclinés les uns par rapport aux autres. Dispositif (302) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel au moins un dipôle haute fréquence (314’) est disposé au centre d’un dipôle basse fréquence (312). Dispositif (102 ; 202 ; 302) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel les dipôles basse fréquence (112 ; 212 ; 312) et/ou les dipôles haute fréquence (114 ; 214 ; 314) comportent deux bras (112a ; 212a ; 312a ; 114a ; 214a ; 314a) colinéaires et de même longueur, de préférence égale à un quart de la longueur d’onde associée à une fréquence de fonctionnement dudit réseau respectif. Dispositif (102 ; 202 ; 302) selon la revendication 2 prise ensemble avec l’une quelconque des revendications 3 à 13, dans lequel le support auxiliaire comprend au moins un mât auxiliaire (118 ; 118a, 118b ; 218 ; 318a, 318b) creux et électriquement conducteur, ledit dispositif comprenant en outre une ligne coaxiale comprenant au moins un conducteur intérieur (130a, 130b, 130c, 130a’, 130b’, 130c’) courant à l’intérieur dudit au moins un mât auxiliaire et reliant électriquement les dipôles haute fréquence (114) à un même connecteur d’entrée/sortie (128) du réseau haute fréquence, de sorte que ledit au moins un mât constitue une ligne de retour vers une masse électrique commune. Dispositif (102 ; 202 ; 302) selon la revendication 14, comprenant en outre un dispositif de découplage des dipôles haute fréquence par rapport aux dipôles basse fréquence, ledit dispositif de découplage étant relié au conducteur intérieur de la ligne coaxiale du réseau basse fréquence. Dispositif (102 ; 202 ; 302) selon la revendication 4 ou 15, dans lequel le dispositif de découplage comprend un ou plusieurs filtres réjecteurs de fréquence (126 ; 136). Dispositif (102 ; 202 ; 302) selon l’une quelconque des revendications 1 à 16, comprenant en outre pour chaque dipôle basse fréquence (112), au moins un piège quart d’onde (150) disposé autour d’un pied (112b) du dipôle basse fréquence (112). Dispositif (102 ; 202 ; 302) selon la revendication 17, dans lequel le pied (112b ; 114b) du dipôle (112 ; 114) comprend deux tubes de fixation parallèles entre eux, le piège quart d’onde comprenant deux corps cylindriques (150) creux tronqués longitudinalement de manière à présenter chacun une surface plane (150a), les deux corps cylindriques (150) étant disposés respectivement autour de chacune des deux tubes de fixation (112b ; 114b), de sorte que les surfaces planes (150a) des deux corps cylindriques soient en regard l’une de l’autre. Système de communication (100) configuré pour émettre et/ou recevoir des signaux radiofréquence dans au moins deux bandes de fréquences distinctes, caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif antennaire (102 ; 202 ; 302 ; 402 ; 502 ; 602 ; 702) selon l’une quelconque des revendications 1 à 18.