Dispositif de couplage d'une antenne à un appareil radioélectrique. La présente invention est relative à un dispositif de couplage d'une antenne à un appareil radioélectrique, notamment à un émetteur ou un récepteur.
Le dispositif de couplage selon l'invention est caractérisé par au moins une bobine cou plée inductivement à ladite antenne et réglée de manière à résonner à la fréquence à la quelle l'antenne doit fonctionner, et par des organes reliant ladite bobine à un appareil radioélectrique.
Le dessin représente, à titre d'exemples, des formes d'exécution de l'invention.
La fig. 1 représente une antenne mise à la terre par la base avec bobine de couplage. Les fig. 2 et 3 représentent des antennes isolées ou dipôles avec bobines de couplage. La fig. 4 représente une antenne-pylône isolée excitée par plusieurs bobines de cou plage montées en série.
La fig. 1 représente une antenne 1 cons tituée par un pylône métallique vertical dont l'extrémité est fixée et électriquement reliée au sol en 3 ou à un grillage mis à la terre. Le pylône peut être un treillis métallique, comme représenté ou un poteau métallique, ou analogue. La longueur du pylône doit être telle qu'il résonne en quart d'onde à la fréquence moyenne de la bande de fonctionnement. Une bobine plate de fil 3 est placée dans un plan vertical à proximité du pylône à son extré mité inférieure. Ladite bobine doit être for mée d'une ou de plusieurs spires d'un fil d'une longueur légèrement inférieure à<B>%.</B> de longueur d'onde à la fréquence moyenne.
Ladite bobine résonne, par conséquent, légè rement au-dessus de la fréquence moyenne et peut être accordée à la résonance quart d'onde au moyen d'un condensateur reliant l'une des extrémités de la bobine à la terre.
Une ligne de transmission coaxiale 5 relie l'autre extrémité de la bobine 3 à un émetteur ou à un récepteur radioélectrique (non repré senté).
On constatera que la bobine 3 est couplée inductivement à l'antenne 1 au voisinage d'un ventre d'intensité, ce qui assure un fonction nement très efficace.
L'induction mutuelle entre la bobine 3 et l'antenne 1 assure une correction de la réac tance pour l'impédance du système vue des bornes de la ligne de transmission 5, impé dance qui peut être rendue pratiquement constante sur une bande de fréquence d'une largeur appréciable, de sorte que l'efficacité de l'émission ou de la réception sur une telle bande est convenable.
On notera que, lorsque l'extrémité de la bobine 3 éloignée de la ligne de transmission est ouverte, l'impédance d'entrée du système est faible et, par conséquent, s'adapte conve nablement à une ligne coaxiale. Si l'on désire obtenir une impédance d'entrée élevée, l'extré mité éloignée de la bobine 3 peut être mise à la terre directement et le condensateur 4 sera connecté entre l'autre extrémité de la bobine et la terre.
Le condensateur 4 peut être constitué, par exemple, par une simple sphère ou un dispo sitif anticorona. Il est évident également qu'on pourrait supprimer ce condensateur entière ment si la longueur du fil constituant l'en roulement de la bobine 3 était choisie telle que ladite bobine résonne exactement en quart d'onde à la fréquence moyenne de fonc tionnement.
On comprendra que la bobine 3 peut être constituée par -Lui fil dont la longueur est approximativement un nombre entier quelcon que de quarts de longueurs d'onde, à condi tion d'inverser le sens d'enroulement à cha que n#ud d'intensité sur le fil, de telle ma nière que les lignes de force magnétique dues à toutes les spires clu fil soient dans le même sens, car le courant dans le fil change de sens après avoir dépassé chaque n#ud d'intensité.
Il y a lieu de noter que le dispositif de la fig. 1 peut être employé pour coupler l'aile métallique d'un avion, lorsque celle-ci est utilisée comme antenne. Dans ce cas, le py lône 1 est remplacé par ladite aile et le fuse lage de l'avion remplace le grillage de terre 2. La bobine 3 est alors disposée sensiblement dans le plan de l'aile aux bords avant ou arrière dans l'angle de jonction avec le fuse lage. Il est à noter que le champ magnétique de l'aile est sensiblement phis intense sur les bords avant et arrière que dans les autres régions,, de sorte que le couplage est très effi cace.
La bobine 3 petit être convenablement disposée dans un boîtier de matière isolante de forme aérodynamique.
La fig. 2 représente schématiquement un dispositif pour coupler une antenne résonnant en demi-onde constituée par un dipôle 6 isolé de la terre. Dans ce cas, la bobine 7 est cons tituée par tin fil d'une longueur approxima tivement égale à la moitié de la longueur d'onde moyenne et est placée à l'opposé du milieu du dipôle 6. Le dispositif est évidem ment équivalent à celui de la fig. 1 plus son image dans la terre.
Si la bobine 7 n'est pas exactement résonnante en demi-onde, elle peut être accordée par un condensateur (non représenté) monté aux bornes (le l'extrémité de la ligne de transmission d'alimentation 8 où, comme représenté à la fig. 3, on peut sub diviser la spire de fil formant la bobine 7 à l'extrémité éloignée des bornes, le conden sateur 9 étant alors monté entre les extré mités du fil.
La fig. 4 montre de quelle manière un pylône d'antenne vertical isolé du sol peut être couplé. Le pylône 10 est porté à une certaine distance de la terre sur un isolateur. Il est maintenu par quatre haubans 12 fixés près de l'extrémité supérieure. Chacun desdits haubans supporte une bobine plate 13 placée en face du milieu du pylône dans un plan vertical passant par le pylône, les bobines étant, bien entendu, isolées des haubans.
Les bobines sont toutes montées en série, l'une des extrémités de la série étant mise à la terre en 14 et hautre extrémité étant reliée au conduc teur central d'une ligne de transmission co axiale 15 aboutissant à. un. émetteur ou à un récepteur radioélectrique (non représenté).
Le fil dont l'enroulement forme la bobine 13 (,y- compris les connexions à. la base du pylône) est de préférence d'une longueur égale à une longueur d'onde à la fréquence moyenne (il peut être aussi égal à un nombre entier quelconque de longueurs d'onde), les bobines étant enroulées par rapport aux noeuds d'in tensité de telle manière que les lignes de force magnétique,, provenant de toutes les spires des enroulements suivent l'antenne 10 dans le même sens. Cette méthode d'enroulement et de connexion des bobines peut être désignée par l'expression connexion en série addi tive .
Dans ce cas, l'antenne 10 résonne en demi onde et il est clair que le dispositif est une extension de ceux décrits par rapport aux fig. 2 et 3. Un condensateur (non représenté) peut être monté aux bornes de la ligne de transmission 16 pour permettre l'accord du système de bobines à la résonance demi-onde comme exposé précédemment. L'obliquité des haubans 12 peut être réglée convenablement, de manière à ce que l'onde d'espace provenant des parties supérieures inclinées des bobines 13 ne puisse être gênante.
Device for coupling an antenna to a radio device. The present invention relates to a device for coupling an antenna to a radio device, in particular to a transmitter or a receiver.
The coupling device according to the invention is characterized by at least one coil inductively coupled to said antenna and adjusted so as to resonate at the frequency at which the antenna must operate, and by members connecting said coil to a radio device. .
The drawing shows, by way of examples, embodiments of the invention.
Fig. 1 shows a base earthed antenna with coupling coil. Figs. 2 and 3 represent isolated antennas or dipoles with coupling coils. Fig. 4 shows an isolated pylon antenna excited by several beach neck coils mounted in series.
Fig. 1 shows an antenna 1 consisting of a vertical metal pylon, the end of which is fixed and electrically connected to the ground at 3 or to a grounded wire mesh. The pylon may be a wire mesh, as shown or a metal post, or the like. The length of the pylon must be such that it resonates in quarter waves at the average frequency of the operating band. A flat coil of wire 3 is placed in a vertical plane near the pylon at its lower end. Said coil shall be formed from one or more turns of a wire of a length slightly less than <B>%. </B> in wavelength at the medium frequency.
Said coil resonates, therefore, slightly above the middle frequency and can be tuned to quarter wave resonance by means of a capacitor connecting one end of the coil to earth.
A coaxial transmission line 5 connects the other end of the coil 3 to a radio transmitter or receiver (not shown).
It will be noted that the coil 3 is inductively coupled to the antenna 1 in the vicinity of an intensity belly, which ensures very efficient operation.
The mutual induction between the coil 3 and the antenna 1 ensures a correction of the reactance for the impedance of the system seen from the terminals of the transmission line 5, which impedance can be made practically constant over a frequency band d 'an appreciable width, so that the efficiency of transmission or reception on such a band is suitable.
Note that when the end of the coil 3 remote from the transmission line is opened, the input impedance of the system is low and therefore adapts well to a coaxial line. If it is desired to obtain a high input impedance, the far end of the coil 3 can be earthed directly and the capacitor 4 will be connected between the other end of the coil and the earth.
The capacitor 4 can be constituted, for example, by a simple sphere or an anticorona device. It is also obvious that this capacitor could be eliminated entirely if the length of the wire constituting the rolling of the coil 3 was chosen such that said coil resonates exactly in quarter-wave at the average operating frequency.
It will be understood that the coil 3 can be constituted by -the wire the length of which is approximately any whole number of quarter-wavelengths, provided that the direction of winding is reversed at each node of intensity on the wire, so that the lines of magnetic force due to all the turns of the wire are in the same direction, because the current in the wire changes direction after having exceeded each knot of intensity.
It should be noted that the device of FIG. 1 can be used to couple the metal wing of an airplane, when this is used as an antenna. In this case, the py lone 1 is replaced by said wing and the fuselage of the aircraft replaces the earth mesh 2. The coil 3 is then disposed substantially in the plane of the wing at the front or rear edges in the junction angle with the fuse lage. It should be noted that the wing's magnetic field is noticeably stronger at the front and rear edges than in the other regions, so the coupling is very effective.
The coil 3 may be suitably disposed in a casing of aerodynamically shaped insulating material.
Fig. 2 schematically represents a device for coupling a resonant half-wave antenna consisting of a dipole 6 isolated from the earth. In this case, the coil 7 is formed by a wire of a length approximately equal to half of the average wavelength and is placed opposite the middle of the dipole 6. The device is obviously equivalent to that of FIG. 1 plus his image in the earth.
If the coil 7 is not exactly half-wave resonant, it can be tuned by a capacitor (not shown) mounted across the terminals (the end of the power transmission line 8 where, as shown in fig. 3, it is possible to subdivide the turn of wire forming the coil 7 at the end remote from the terminals, the capacitor 9 then being mounted between the ends of the wire.
Fig. 4 shows how a vertical antenna tower isolated from the ground can be coupled. The pylon 10 is carried at a certain distance from the earth on an insulator. It is held by four guy ropes 12 fixed near the upper end. Each of said shrouds supports a flat coil 13 placed opposite the middle of the pylon in a vertical plane passing through the pylon, the coils being, of course, isolated from the shrouds.
The coils are all connected in series, one of the ends of the series being grounded at 14 and the high end being connected to the central conductor of a coaxial transmission line 15 leading to. a. transmitter or a radio receiver (not shown).
The wire whose winding forms the coil 13 (including the connections at the base of the pylon) is preferably of a length equal to one wavelength at the medium frequency (it may also be equal to a any whole number of wavelengths), the coils being wound with respect to the nodes of intensity in such a way that the lines of magnetic force, coming from all the turns of the windings follow the antenna 10 in the same direction. This method of winding and connecting the coils can be referred to as additive series connection.
In this case, the antenna 10 resonates in a half wave and it is clear that the device is an extension of those described with respect to FIGS. 2 and 3. A capacitor (not shown) can be mounted across the transmission line 16 to allow tuning of the coil system to half-wave resonance as discussed previously. The obliquity of the stays 12 can be suitably adjusted, so that the space wave coming from the inclined upper parts of the coils 13 cannot be disturbing.