EP0689301A1 - Système d'antennes d'émission-réception omnidirectionnel à diversité angulaire et de polarisation - Google Patents

Système d'antennes d'émission-réception omnidirectionnel à diversité angulaire et de polarisation Download PDF

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EP0689301A1
EP0689301A1 EP95401471A EP95401471A EP0689301A1 EP 0689301 A1 EP0689301 A1 EP 0689301A1 EP 95401471 A EP95401471 A EP 95401471A EP 95401471 A EP95401471 A EP 95401471A EP 0689301 A1 EP0689301 A1 EP 0689301A1
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EP
European Patent Office
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antenna
plane
orthogonal
planes
antenna system
Prior art date
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Ceased
Application number
EP95401471A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Jacques Depriester
Adrian Condeescu
Philippe Henaux
Abdelkrim Tahani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Telediffusion de France ets Public de Diffusion
Original Assignee
Telediffusion de France ets Public de Diffusion
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Publication date
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/29—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H01Q7/06—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop with core of ferromagnetic material
    • H01Q7/08—Ferrite rod or like elongated core

Definitions

  • the invention relates to a system of omnidirectional transmitting-receiving antennas with angular diversity and polarization, usable on transceivers or simple portable receivers, used in paging.
  • paging systems such as the RDS system for " Radio Data System " in Anglo-Saxon language
  • digital data for managing or using this network are broadcast on the carrier wave of a modulation broadcasting signal. frequency of band II.
  • the data disseminated can be very diverse in nature and are generally disseminated in the form of messages intended for subscribers.
  • Paging is, today, a means of communication widely used by a category of users called to move often, using various means of locomotion, in very varied geographical environments.
  • the receiver In general, the receiver, or even the transceiver, is intended to be worn by its user, either inside a jacket pocket or, for example, hung on his belt. The user is unaware and has no concern whatsoever of whether the receiver, or the transceiver, is correctly oriented towards the transmitter which is broadcasting the messages.
  • receivers or transceivers are very compact and normally equipped with an integrated antenna which determines their dimensional characteristics. This antenna, generally sensitive to the magnetic component of the carrier electromagnetic wave, component H, is most often formed by a very selective and gain-optimized metal frame, which gives the antenna thus formed a radiation pattern of unidirectional type, with good directivity.
  • the polarization of the waves emitted by the installations of the diffusers, or radiotelephony is in general either horizontal, or vertical, very rarely circular or oblique.
  • this type of antenna does not have, due to its one-way radiation pattern, a capacity to receive, or transmit, radio signals in all azimuthal directions, which normally further imposes on the user. an orientation of its receiver, or of its transceiver, in the horizontal plane.
  • this type of antenna as shown in FIG. 1 for a metal frame antenna, with or without a ferrite core, present a unidirectional radiation pattern in two orthogonal planes, the antennas then being placed so that one of the planes is the horizontal plane, the other plane, vertical, having to correspond to the plane of polarization of the electromagnetic wave scattered, which of course implies two orientations for optimal reception.
  • the object of the present invention is to remedy the aforementioned drawbacks, by implementing an omnidirectional transmitting-receiving antenna system with angular diversity and polarization for which the contingencies relating to the orientation of the antenna system for optimal reception or transmission-reception are substantially eliminated.
  • Another object of the present invention is, in in particular, the implementation of a system of transmit-receive antennas having a substantially omnidirectional radiation pattern in one plane, the horizontal plane.
  • Another object of the present invention is, moreover, the implementation of a system of transmit-receive antennas having a unidirectional radiation pattern in two other planes, the three planes being orthogonal to each.
  • the omnidirectional transmitting and receiving antenna system with angular diversity and polarization, object of the present invention is remarkable in that it comprises a first unidirectional radioelectric antenna in a first direction defined by two orthogonal planes, forming main planes. of this antenna, one of the planes defining a first plane, and a second radio antenna unidirectional with respect to a second direction defined by two orthogonal planes, forming main planes of this antenna, one of the planes defining a second plane.
  • the first and second antennas are placed so that the first and second planes are orthogonal, the first and second directions are orthogonal.
  • the antenna system thus formed has a bidirectional radiation pattern in a third plane, orthogonal to the first and second plane and formed by a main plane of the first respectively second antenna, and by a unidirectional radiation pattern in the first respectively the second plan.
  • a coupling circuit makes it possible, on reception, to switch the output of the antenna system to one or other of the first or second antenna, as a function of the relative level of radio signal received at the output of each antenna.
  • the antenna system object of the present invention, finds application in paging and, more generally, in radiocommunication or radiotelephony. mobile.
  • FIGS. 2a to 2e and 2f A more detailed description of an omnidirectional transmitting-receiving antenna system with angular diversity and polarization, in accordance with the object of the present invention, will now be given in conjunction with FIGS. 2a to 2e and 2f.
  • the antenna system object of the present invention, has a first radio antenna, denoted 1, unidirectional in a first direction, this direction, denoted OX in FIG. 2a, being defined by two planes orthogonal, the planes OX, OZ respectively OX, OY.
  • the above-mentioned planes form the main planes of this antenna 1, one of the planes, the plane OX, OZ defining a first plane, denoted C in FIG. 2a.
  • the antenna system object of the present invention, also includes a second unidirectional radio antenna, denoted 2, in a second direction, the direction OY in FIG. 2b, this direction being defined by two orthogonal planes, OX, OY, respectively OY, OZ. These two planes form main planes of the antenna 2, one of the planes, the plane OY, OZ defining a second plane, denoted B in FIG. 2b.
  • the first 1 and the second antenna 2 are placed in the vicinity of one another so that the first C and the second plane B are orthogonal, the first and the second direction OX, respectively OY are also orthogonal.
  • the substantially omnidirectional radiation pattern of the antenna system thus formed also includes a unidirectional radiation pattern in the first C respectively in the second B plane, as shown in Figures 2e and 2d.
  • a coupling circuit 3 makes it possible to ensure at reception an output switching of the antenna system on either of the first or second antenna 1,2, depending on the level relative radio signal received at the output of each antenna.
  • the antenna system which is the subject of the present invention can be used both for reception and for transmission, owing to the dual nature of the radiation pattern in reception, respectively in emission, these radiation patterns.
  • radiation being, in accordance with the classical theory of antennas, identical to transmission and reception.
  • the paging function is not necessary, it can then be canceled.
  • FIGS. 3a and 3b A more detailed description of an omnidirectional antenna system with angular diversity and polarization, object of the present invention, will now be given in conjunction with FIGS. 3a and 3b within the non-limiting framework of an application to paging for example .
  • the first antenna 1 is a metal frame antenna surrounding the actual body of the receiver R and the second antenna 2 is a ferrite core frame antenna.
  • the metal frame antenna 1 surrounds, for example, the circuits of the receiver R, as shown in FIG. 3a, and is housed in the housing, not shown, of the receiving device, which of course includes a supply battery P in electrical energy.
  • the second antenna 2 also comprises a metal frame 20 with which is also associated a ferrite core 21.
  • the second antenna with ferrite core is placed in the vicinity of one of the sides of the metal frame constituting the first antenna 1 for example.
  • the orthogonal induction flows received by the first 1 and the second antenna 2 are shown in the directions OX and OY.
  • the plane B is the plane of the sheet containing the figure 3b
  • the plane A is a horizontal plane orthogonal to the plane of the sheet containing the Figure 3b
  • the plane C is a vertical plane orthogonal to the plane of the sheet containing Figure 3b.
  • the OXYZ coordinate system respectively O'X'Y'Z 'corresponds to the oxyz coordinate system of Figures 2a to 2e.
  • FIGS. 4a, 4b and 4c the polar diagrams of respective radiation received by the first and the second antenna are shown in the directions OX and OY.
  • the antenna system object of the present invention, offers the possibility of a quasi-omnidirectional reception in the horizontal plane A thanks to the coupling circuit 3, which allows, thanks to an electronic control system which will described below in conjunction with FIG. 5, to switch over the choice of one or the other constituent antenna of the antenna system according to the invention.
  • the coupling circuit 3 may advantageously include a switch 35 formed by at least one double-channel switch, denoted 351, this double-channel switch comprising a first input connected to the first antenna 1 and a second input channel connected to the second antenna 2. It is indicated that the first and the second antenna 1,2 are connected to the aforementioned input channels and each have tuning capacities, noted Ca1, Ca2.
  • the output of the dual-channel switch 351 in fact comprises a first and a second output channel, the first output channel, in the case where the antenna system, object of the present invention is produced for a receiver of paging type, being directly connected to a reception chain, designated by RECEIVER, of the conventional type.
  • the reception chain usually comprises a radio frequency stage, a radio frequency filter, a mixer circuit supplied by a local oscillator and an intermediate frequency filter, itself followed by an intermediate frequency amplifier and a frequency demodulator device intermediate.
  • the second output channel of the dual-channel switch 351 can then be directly connected to the reference voltage or ground voltage of the device.
  • the coupling circuit 3 comprises a control chain for the dual-channel switch 351 as a function of the signal level delivered by the output of the antenna system.
  • control chain advantageously comprises a field level detector 31 whose input is directly connected to the intermediate frequency amplifier of the receiver, this detector delivering a signal of level denoted U0, and a threshold comparator circuit 32 receiving the signal of level U0 and a determined threshold value, denoted U1.
  • a circuit 33 of the flip-flop type is also provided in the aforementioned control chain, this flip-flop receiving the signal delivered by the comparator 32 on comparison of the level signal with the threshold signal U1.
  • An output Q of the circuit 33 of the bistable flip-flop type makes it possible to directly control the double-track switch 351 of the switch 35 as a function of an error criterion, which will be explained later in the description.
  • the aforementioned control chain also includes a logic circuit 34 whose inputs are connected to the outputs Q ⁇ and supplemented output Q ⁇ of the flip-flop circuit 33 and one output of which is connected to a microprocessor 36, which allows resetting to zero on the RESET input of the flip-flop circuit 33.
  • the logic circuit 34 comprises for example two parallel channels each comprising a timing circuit 341,342 and an ET 343,344 type logic circuit.
  • One input of each AND type logic circuit is connected to the complemented output Q ⁇ and at output Q via the timing circuit 341, respectively at output Q and at the complemented output Q ⁇ through the timing circuit 342 of the flip-flop 33.
  • the output of the AND logic circuits 343 and 344 is connected to an OR type logic circuit 345, which delivers a weak field presence signal Uf to the microprocessor 36.
  • the field level detector 31 provides an instantaneous voltage U0 proportional to the field level electromagnetic HF received by the second antenna 2 activated by default.
  • the comparator circuit 32 receives the level signal U0 corresponding to the electromagnetic field received at time T0, and the reference voltage U1 corresponding to the switching threshold.
  • the value of the switching threshold is determined as a function of the minimum signal-to-noise ratio for which the bit error rate on the R.D.S. for example is still acceptable.
  • the flip-flop circuit 33 therefore receives the control information from the comparator 32 and in turn activates the first metal frame antenna 1 while the second antenna with ferrite core 2 is inhibited.
  • logic circuit 34 it is in fact understood that this makes it possible to generate, from the switching information, the above-mentioned time constant ⁇ making it possible to define the error criterion previously mentioned in the description. If in the aforementioned time interval ⁇ the second antenna 2 with ferrite core is activated again, then the output OR logic circuit 345 generates for the microprocessor 36 so-called weak field information Uf, indicating in fact that the level of the received field is less than the minimum threshold defined by the threshold value U1. The microprocessor 36 makes it possible to reset the flip-flop 33 to zero by the RESET command.
  • the previous description of the omnidirectional antenna system with angular diversity and polarization, object of the present invention concerned the case of a paging receiver of the R.D.S. type. for example.
  • the antenna system, object of the present invention can, if necessary, be used as omnidirectional transmission-reception antenna system for example in the field of application of the radiotelephone.
  • the dual-channel switch 351 can be associated with another dual-channel switch, denoted 352.
  • the switch 352 in fact comprises a first and a second switch.
  • a channel of the first and second switch is connected for example to a transmitter circuit, denoted TRANSMITTER, while the other channel of the first switch is connected to the input terminal of the receiver and in particular to the radio frequency stage of it. this.
  • the other channel of the second switch is connected for example to the ground or reference voltage of the device.
  • the switched channels of the first and second switches are connected respectively to the first output channel and to the second output channel of the first switch 351.
  • the second double-channel switch 352 has two switching positions, denoted I respectively II.
  • the switching of the two switches of the second double-channel switch 352 is carried out by means of the microprocessor 36 for example, which conventionally makes it possible to switch over to the reception position according to position I, the connection of the first double switch channel 351 then being reduced to that previously described in the description in the case of the RDS type receiver or on the contrary in position II, position in which the first 1 and the second antenna 2 are supplied in parallel by the transmitter circuit.

Landscapes

  • Radio Transmission System (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

L'invention concerne un système d'antennes d'émission-réception omnidirectionnel.
Il comprend une première (1) antenne radioélectrique unidirectionnelle dans une première direction définie par deux plans orthogonaux, l'un des plans définissant un premier plan (C) et une deuxième antenne (2) radioélectrique unidirectionnelle dans une deuxième direction définie par deux plans orthogonaux, l'un des plans définissant un deuxième plan (B). La première (1) et la deuxième antenne (2) sont placées de façon que le premier et le deuxième plan étant orthogonaux et la première et la deuxième direction étant orthogonales, on obtient ainsi un diagramme de rayonnement omnidirectionnel formé par un diagramme de rayonnement bidirectionnel dans un troisième plan (A), lequel, orthogonal au premier et deuxième plan, est formé par un plan principal de la première et de la deuxième antenne et par un diagramme de rayonnement unidirectionnel dans le premier et dans le deuxième plan. Un circuit (3) de couplage permet d'assurer en réception une commutation sur l'une ou l'autre des première ou deuxième antenne en fonction du niveau relatif de signal reçu.
Application aux dispositifs émetteur, ou émetteurs-récepteurs, par exemple.

Description

  • L'invention concerne un système d'antennes d'émission-réception omnidirectionnel à diversité angulaire et de polarisation, utilisable sur des émetteurs-récepteurs ou simples récepteurs portatifs, utilisés en radiomessagerie.
  • Dans les systèmes de radiomessagerie, tels que le système R.D.S. pour "Radio Data System" en langage anglo-saxon, des données numériques de gestion ou d'utilisation de ce réseau sont diffusées sur l'onde porteuse d'un signal de radiodiffusion en modulation de fréquence de la bande II. Les données diffusées peuvent être de nature très diverses et sont généralement diffusées sous forme de messages destinés à des abonnés.
  • La radiomessagerie est, aujourd'hui, un moyen de communication très largement utilisé par une catégorie d'utilisateurs appelés à se déplacer souvent, en utilisant des moyens de locomotion divers, dans des milieux géographiques très variés.
  • En général, le récepteur, voire l'émetteur-récepteur, est destiné à être porté par son utilisateur, soit à l'intérieur d'une poche de veste soit par exemple accroché à sa ceinture.
    L'utilisateur ignore et ne se préoccupe aucunement de savoir si le récepteur, ou l'émetteur-récepteur, est orienté correctement vis-à-vis de l'émetteur qui diffuse les messages. En effet, les récepteurs ou émetteurs-récepteurs sont très compacts et normalement équipés d'une antenne intégrée qui détermine leurs caractéristiques dimensionnelles. Cette antenne, sensible en général à la composante magnétique de l'onde électromagnétique porteuse, composante H, est le plus souvent constituée par un cadre métallique très sélectif et optimisé en gain, ce qui confère à l'antenne ainsi formée un diagramme de rayonnement de type unidirectionnel, présentant une bonne directivité.
  • Afin que la réception, et, le cas échéant, l'émission, soit efficace, il est nécessaire que l'orientation de ce type d'antenne classique soit réalisée en fonction de la polarisation de l'onde porteuse. La polarisation des ondes émises par les installations des diffuseurs, ou de radiotéléphonie, est en général soit horizontale, soit verticale, très rarement circulaire ou oblique.
  • Dans le cas où une telle antenne classique n'est pas orientée en conséquence, elle ne peut permettre de recevoir l'onde porteuse polarisée ainsi que mentionné précédemment, ce qui conduit à une perte de signal détecté non négligeable, de l'ordre de 20dB à 35dB lorsque l'orientation de l'antenne est en quadrature par rapport à l'axe privilégié de polarisation du champ.
  • En outre, ce type d'antenne ne présente pas, en raison de son diagramme de rayonnement de type unidirectionnel, une capacité à recevoir, ou émettre, des signaux radioélectriques dans toutes les directions azimutales, ce qui normalement impose en outre à l'utilisateur une orientation de son récepteur, ou de son émetteur-récepteur, dans le plan horizontal. Au mieux, ce type d'antenne, ainsi que représenté en figure 1 pour une antenne cadre métallique, avec ou sans noyau de ferrite, présente-t-il un diagramme de rayonnement unidirectionnel dans deux plans orthogonaux, les antennes étant alors placées de façon que l'un des plans soit le plan horizontal, l'autre plan, vertical, devant correspondre au plan de polarisation de l'onde électromagnétique diffusée, ce qui bien entendu implique deux orientations pour une réception optimale.
  • La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités, par la mise en oeuvre d'un système d'antennes d'émission-réception omnidirectionnel à diversité angulaire et de polarisation pour lequel les contingences relatives à l'orientation du système d'antennes pour une réception, ou émission-réception, optimale, sont sensiblement supprimées.
  • Un autre objet de la présente invention est, en particulier, la mise en oeuvre d'un système d'antennes d'émission-réception présentant un diagramme de rayonnement sensiblement omnidirectionnel dans un plan, le plan horizontal.
  • Un autre objet de la présente invention, est, en outre, la mise en oeuvre d'un système d'antennes d'émission-réception présentant un diagramme de rayonnement unidirectionnel dans deux autres plans, les trois plans étant orthogonaux chacun à chacun.
  • Le système d'antennes d'émission-réception omnidirectionnel à diversité angulaire et de polarisation, objet de la présente invention, est remarquable en ce qu'il comprend une première antenne radioélectrique unidirectionnelle dans une première direction définie par deux plans orthogonaux, formant plans principaux de cette antenne, l'un des plans définissant un premier plan, et une deuxième antenne radioélectrique unidirectionnelle par rapport à une deuxième direction définie par deux plans orthogonaux, formant plans principaux de cette antenne, l'un des plans définissant un deuxième plan. La première et la deuxième antenne sont placées de façon que le premier et le deuxième plan étant orthogonaux, la première et la deuxième direction sont orthogonales. Le système d'antennes ainsi formé présente un diagramme de rayonnement bidirectionnel dans un troisième plan, orthogonal au premier et deuxième plan et formé par un plan principal de la première respectivement deuxième antenne, et par un diagramme de rayonnement unidirectionnel dans le premier respectivement le deuxième plan. Un circuit de couplage permet d'assurer, en réception, une commutation de sortie du système d'antenne sur l'une ou l'autre des première ou deuxième antenne, en fonction du niveau relatif de signal radioélectrique reçu en sortie de chaque antenne.
  • Le système d'antennes, objet de la présente invention, trouve application à la radiomessagerie et, de manière plus générale, à la radiocommunication ou radiotéléphonie mobile.
  • Il sera mieux compris à la lecture de la description et à l'observation des dessins dans lesquels, outre la figure 1 relative à l'art antérieur,
    • les figures 2a, 2b, 2c, 2d, 2e et 2f représentent différents diagrammes de rayonnement d'antennes constitutives du système d'antennes et le système d'antennes, objet de la présente invention,
    • les figures 3a et 3b représentent un mode de réalisation pratique du système d'antennes, objet de la présente invention,
    • les figures 4a, 4b et 4c représentent les diagrammes de rayonnement dans trois plans orthogonaux du système d'antennes, objet de l'invention, tel que représenté en figures 3a, 3b,
    • la figure 5 représente un schéma synoptique du circuit de couplage du système d'antennes, objet de la présente invention,
    • la figure 6 représente un chronogramme du commandement séquentiel de la commutation en réception entre la première et la deuxième antenne.
  • Une description plus détaillée d'un système d'antennes d'émission-réception omnidirectionnel à diversité angulaire et de polarisation, conforme à l'objet de la présente invention, sera maintenant donnée en liaison avec les figures 2a à 2e et 2f.
  • Conformément aux figures précitées, on indique que le système d'antennes, objet de la présente invention, présente une première antenne radioélectrique, notée 1, unidirectionnelle dans une première direction, cette direction, notée OX sur la figure 2a, étant définie par deux plans orthogonaux, les plans OX,OZ respectivement OX,OY. Les plans précités forment plans principaux de cette antenne 1, l'un des plans, le plan OX,OZ définissant un premier plan, noté C sur la figure 2a.
  • Le système d'antennes, objet de la présente invention, comporte également une deuxième antenne radioélectrique unidirectionnelle, notée 2, dans une deuxième direction, la direction OY sur la figure 2b, cette direction étant définie par deux plans orthogonaux, OX,OY, respectivement OY,OZ. Ces deux plans forment plans principaux de l'antenne 2, l'un des plans, le plan OY,OZ définissant un deuxième plan, noté B sur la figure 2b. La première 1 et la deuxième antenne 2 sont placées au voisinage l'une de l'autre de façon que le premier C et le deuxième plan B étant orthogonaux, la première et la deuxième direction OX, respectivement OY soient également orthogonales. Ceci permet d'obtenir, pour le système d'antennes 1,2 un diagramme de rayonnement sensiblement omnidirectionnel, formé par un diagramme de rayonnement bidirectionnel dans un troisième plan A, tel que représenté en figure 2c. Le plan A est orthogonal au premier et au deuxième plan et est formé par un plan principal de la première respectivement de la deuxième antenne 1,2. Le diagramme de rayonnement sensiblement omnidirectionnel du système d'antennes ainsi formé comprend également un diagramme de rayonnement unidirectionnel dans le premier C respectivement dans le deuxième B plan, ainsi que représenté sur les figures 2e et 2d.
  • Enfin, ainsi que représenté en figure 2f, un circuit de couplage 3 permet d'assurer en réception une commutation de sortie du système d'antennes sur l'une ou l'autre des première ou deuxième antenne 1,2, en fonction du niveau relatif de signal radioélectrique reçu en sortie de chaque antenne.
  • On comprend bien sûr que le système d'antennes, objet de la présente invention, peut être utilisé tant à la réception qu'à l'émission, en raison du caractère dual du diagramme de rayonnement en réception, respectivement en émission, ces diagrammes de rayonnement étant, conformément à la théorie classique des antennes, identiques à l'émission et à la réception.
  • Bien entendu, dans le cadre d'un dispositif récepteur de radiomessagerie, la fonction d'émission n'est pas nécessaire, celle-ci pouvant alors être supprimée.
  • Une description plus détaillée d'un système d'antennes omnidirectionnel à diversité angulaire et de polarisation, objet de la présente invention, sera maintenant donnée en liaison avec les figures 3a et 3b dans le cadre non limitatif d'une application à la radiomessagerie par exemple.
  • Ainsi que représenté sur la figure 3a précitée, la première antenne 1 est une antenne à cadre métallique entourant le corps proprement dit du récepteur R et la deuxième antenne 2 est une antenne à cadre à noyau de ferrite. L'antenne à cadre métallique 1 entoure par exemple les circuits du récepteur R, ainsi que représenté sur la figure 3a, et est logée dans le boîtier, non représenté, de l'appareil récepteur, lequel comprend bien entendu une pile P d'alimentation en énergie électrique.
  • La deuxième antenne 2 comprend également un cadre métallique 20 auquel est en outre associé un noyau de ferrite 21. La deuxième antenne à noyau de ferrite est placée au voisinage de l'un des côtés du cadre métallique constitutif de la première antenne 1 par exemple.
  • La configuration ainsi réalisée permet bien entendu, pour une position donnée du récepteur dans l'espace, de recevoir dans toutes les positions azimutales, c'est-à-dire pour toute orientation du récepteur dans le plan A, un niveau de signal convenable grâce à la différence orthogonale des diagrammes de rayonnement polaire relatifs à chacune des antennes, ainsi que représenté sur la figure 2c.
  • Sur la figure 3b, on a représenté, pour le mode de réalisation de la figure 3a, les flux d'induction orthogonaux reçus par la première 1 et la deuxième antenne 2 dans les directions OX et OY. On comprend ainsi que, dans la représentation de la figure 3b, le plan B est le plan de la feuille contenant la figure 3b, le plan A est un plan horizontal orthogonal au plan de la feuille contenant la figure 3b et le plan C est un plan vertical orthogonal au plan de la feuille contenant la figure 3b. Le repère OXYZ, respectivement O'X'Y'Z' correspond au repère oxyz des figures 2a à 2e. Sur les figures 4a, 4b et 4c, on a représenté les diagrammes polaires de rayonnement respectif reçu par la première et la deuxième antenne dans les directions OX et OY.
  • On comprend ainsi que le système d'antennes, objet de la présente invention, offre la possibilité d'une réception quasi-omnidirectionnelle dans le plan horizontal A grâce au circuit de couplage 3, lequel permet, grâce à un système de commande électronique qui sera décrit ci-après en liaison avec la figure 5, d'effectuer une commutation sur le choix de l'une ou l'autre antenne constitutive du système d'antennes selon l'invention.
  • D'une manière générale, ainsi que représenté sur la figure 5, on indique que le circuit de couplage 3 peut avantageusement comporter un commutateur 35 formé par au moins un commutateur double voie, noté 351, ce commutateur double voie comprenant une première voie d'entrée reliée à la première antenne 1 et une deuxième voie d'entrée reliée à la deuxième antenne 2. On indique que la première et la deuxième antenne 1,2 sont reliées aux voies d'entrée précitées et comportent chacune des capacités d'accord, notées Ca₁, Ca₂. La sortie du commutateur double voie 351 comporte en fait une première et une deuxième voie de sortie, la première voie de sortie, dans le cas où le système d'antennes, objet de la présente invention est réalisé pour un récepteur de type radiomessagerie, étant directement relié à une chaîne de réception, désignée par RECEPTEUR, de type classique. La chaîne de réception, ou récepteur, comprend de manière habituelle un étage radiofréquence, un filtre radiofréquence, un circuit mélangeur alimenté par un oscillateur local et un filtre à fréquence intermédiaire, suivi lui-même d'un amplificateur à fréquence intermédiaire et d'un dispositif démodulateur à fréquence intermédiaire. La deuxième voie de sortie du commutateur double voie 351 peut alors être directement reliée à la tension de référence ou tension de masse du dispositif.
  • En outre, le circuit de couplage 3 comporte une chaîne de commande du commutateur double voie 351 en fonction du niveau de signal délivré par la sortie du système d'antennes.
  • Dans un mode de réalisation non limitatif, tel que représenté en figure 5, la chaîne de commande comporte avantageusement un détecteur 31 de niveau de champ dont l'entrée est directement connectée à l'amplificateur à fréquence intermédiaire du récepteur, ce détecteur délivrant un signal de niveau noté U₀, et un circuit comparateur à seuil 32 recevant le signal de niveau U₀ et une valeur de seuil déterminée, notée U₁.
  • Un circuit 33 de type bascule bistable est en outre prévu dans la chaîne de commande précitée, cette bascule recevant le signal délivré par le comparateur 32 sur comparaison du signal de niveau au signal de seuil U1. Une sortie Q du circuit 33 de type bascule bistable permet de commander directement le commutateur double voie 351 du commutateur 35 en fonction d'un critère d'erreur, lequel sera explicité ultérieurement dans la description.
  • On indique enfin que la chaîne de commande précitée comporte également un circuit logique 34 dont les entrées sont connectées aux sortie Q ¯
    Figure imgb0001
     et sortie complémentée Q ¯
    Figure imgb0002
     du circuit bascule 33 et dont une sortie est connectée à un microprocesseur 36, lequel permet une remise à zéro sur l'entrée RESET du circuit bascule 33. Le circuit logique 34 comporte par exemple deux voies en parallèle comportant chacune un circuit de temporisation 341,342 et un circuit logique de type ET 343,344. Une entrée de chaque circuit logique de type ET est reliée à la sortie complémentée Q ¯
    Figure imgb0003
     et à la sortie Q par l'intermédiaire du circuit de temporisation 341, respectivement à la sortie Q et à la sortie complémentée Q ¯
    Figure imgb0004
     par l'intermédiaire du circuit de temporisation 342 de la bascule bistable 33. La sortie des circuits logiques ET 343 et 344 est reliée à un circuit logique de type OU 345, lequel délivre un signal de présence champ faible Uf au microprocesseur 36.
  • Le mode opératoire de la chaîne de commande précédemment décrite en liaison avec la figure 5, sera décrit en liaison avec la figure 6, laquelle représente un chronogramme montrant le déroulement séquentiel de la commande du système d'antennes, objet de la présente invention, telle que décrite en liaison avec la figure 5.
    • Une détection du niveau de champ radioélectrique instantané reçu à l'instant T₀ sur l'antenne 2 commutée par défaut, l'antenne à cadre métallique à noyau de ferrite, est tout d'abord effectuée, cette détection étant effectuée par le détecteur de niveau de champ 31 en sortie de l'amplificateur à fréquence intermédiaire.
    • Une comparaison de ce niveau reçu à l'instant T₀ est effectuée avec le niveau de seuil U1 par le comparateur 32, ce niveau de seuil U₁ définissant le seuil de commutation.
    • Si U₀ < U₁, alors, le circuit comparateur 32 déclenche la bascule 33, laquelle commande l'activation de l'antenne à cadre métallique 1 par commande de commutation du commutateur à double voie 351.
    • Une activation de la constante de temps r introduite par le circuit de retard 341 est en même temps effectuée.
    • Si U₀ < U₁ pendant la durée définie par la constante de temps τ précitée, alors, le dispositif engendre une information d'erreur par l'intermédiaire de la porte OU 345, confirmant la présence d'un champ faible, signal Uf, sur la première et sur la deuxième antenne.
  • On comprend bien sûr que du point de vue du mode opératoire de la chaîne de commande représentée en figure 5, que le détecteur de niveau de champ 31 fournit une tension U₀ instantanée et proportionnelle au niveau de champ électromagnétique HF capté par la deuxième antenne 2 activée par défaut.
  • Le circuit comparateur 32 reçoit le signal de niveau U₀ correspondant au champ électromagnétique reçu à l'instant T₀, et la tension de référence U₁ correspondant au seuil de commutation. La valeur du seuil de commutation est déterminée en fonction du rapport signal à bruit minimal pour lequel le taux d'erreur bit sur les données R.D.S. par exemple est encore acceptable.
  • Le comparateur 32 fournit en sortie un état logique, lequel commande le circuit bascule 33 suivant les relations ci-après :
       U₀(T₀) < U₁ ---> sortie comparateur = 1
       U0(T₀) > U₁ ---> sortie comparateur = 0.
  • Le circuit bascule 33 reçoit donc l'information de commande issue du comparateur 32 et à son tour active la première antenne à cadre métallique 1 pendant que la deuxième antenne à noyau de ferrite 2 est inhibée.
  • Dans le circuit logique 34, on comprend en fait que celui-ci permet d'engendrer, à partir de l'information de commutation, la constante de temps τ précitée permettant de définir le critère d'erreur précédemment mentionné dans la description. Si dans l'intervalle de temps τ précité la deuxième antenne 2 à noyau de ferrite est de nouveau activée, alors, le circuit logique OU de sortie 345 engendre pour le microprocesseur 36 une information dite de champ faible Uf, indiquant en fait que le niveau du champ reçu est inférieur au seuil minimal défini par la valeur de seuil U₁. Le microprocesseur 36 permet d'assurer la remise à zéro de la bascule 33 par la commande RESET.
  • La description précédente du système d'antennes omnidirectionnel à diversité angulaire et de polarisation, objet de la présente invention, concernait le cas d'un récepteur de radiomessagerie de type R.D.S. par exemple.
  • Bien entendu, le système d'antennes, objet de la présente invention, peut, le cas échéant, être utilisé comme système d'antennes d' émission-réception omnidirectionnel par exemple dans le domaine d'application du radiotéléphone. Dans ce cas, ainsi qu'on l'a également représenté en figure 5, au commutateur double voie 351 peut être associé un autre commutateur double voie, noté 352. Le commutateur 352 comprend en fait un premier et un deuxième commutateur. Une voie du premier et du deuxième commutateur est reliée par exemple à un circuit émetteur, noté EMETTEUR, alors que l'autre voie du premier commutateur est reliée à la borne d'entrée du récepteur et en particulier à l'étage radiofréquence de celui-ci. L'autre voie du deuxième commutateur est reliée par exemple à la tension de masse ou de référence du dispositif. Les voies commutées du premier et du deuxième commutateur sont reliées respectivement à la première voie de sortie et à la deuxième voie de sortie du premier commutateur 351. Ainsi, le deuxième commutateur double voie 352 comporte-t-il deux positions de commutation, notées I respectivement II. La commutation des deux commutateurs du deuxième commutateur double voie 352 est effectuée par l'intermédiaire du microprocesseur 36 par exemple, lequel permet, de manière classique, d'assurer la commutation en position de réception selon la position I, la connexion du premier commutateur double voie 351 étant alors ramenée à celle précédemment décrite dans la description dans le cas du récepteur de type R.D.S. ou au contraire en position II, position dans laquelle la première 1 et la deuxième antenne 2 sont alimentées en parallèle par le circuit émetteur. Bien entendu, on indique que la commutation de la position I de réception à la position II d'émission et réciproquement, est commandée par l'intermédiaire du microprocesseur 36 de manière classique, conformément au processus de commande des dispositifs émetteurs-récepteurs connus. A ce titre, cette commutation ne sera pas décrite plus en détail. On comprend également qu'afin, le cas échéant, de tenir compte des disparités de rendement ou de diagramme de rayonnement de la première et de la deuxième antenne à l'émission, des dispositifs, non représentés sur la figure 5, peuvent être prévus afin d'équilibrer les niveaux d'émission de la première respectivement de la deuxième antenne.
  • On a ainsi décrit un système d'antennes d'émission-réception omnidirectionnel à diversité angulaire et de polarisation particulièrement performant. En particulier, dans le cas d'une utilisation dans un dispositif de radio-messagerie par exemple, celui-ci permet en permanence d'obtenir une réception omnidirectionnelle des messages transmis par des systèmes tels que le système R.D.S. par exemple.

Claims (5)

  1. Système d'antennes d'émission-réception omnidirectionnel à diversité angulaire et de polarisation, caractérisé en ce qu'il comporte :
    - une première antenne radioélectrique unidirectionnelle dans une première direction définie par deux plans orthogonaux, formant plans principaux de cette antenne et l'un des plans définissant un premier plan (C),
    - une deuxième antenne radioélectrique unidirectionnelle dans une deuxième direction, définie par deux plans orthogonaux, formant plans principaux de cette antenne et l'un des plans définissant un deuxième plan (B), la première et la deuxième antenne étant placées de façon que, le premier et le deuxième plan étant orthogonaux, la première et la deuxième direction soient orthogonales, ce qui permet d'obtenir pour ledit système d'antennes un diagramme de rayonnement sensiblement omnidirectionnel formé par un diagramme de rayonnement bidirectionnel dans un troisième plan (A), orthogonal au premier et deuxième plan et formé par un plan principal de la première respectivement deuxième antenne, et par un diagramme de rayonnement unidirectionnel dans le premier (C) respectivement le deuxième (B) plan,
    - des moyens de couplage permettant d'assurer, en réception, une commutation de sortie du système d'antenne sur l'une ou l'autre des première ou deuxième antenne en fonction du niveau relatif de signal radioélectrique reçu en sortie de chaque antenne.
  2. Système d'antennes selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première antenne est une antenne à cadre métallique et la deuxième antenne une antenne cadre à noyau de ferrite, l'antenne à noyau de ferrite étant placée au voisinage de l'un des côtés du cadre formant l'antenne à cadre métallique.
  3. Système d'antennes selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de couplage comprennent un commutateur double voie, une première voie d'entrée étant reliée à la première antenne et une deuxième voie d'entrée étant reliée à la deuxième antenne, la sortie dudit commutateur double-voie, constituant sortie dudit système d'antennes, étant destinée à être connectée, en réception, à l'entrée radiofréquence d'un récepteur.
  4. Système d'antennes selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de commande desdits moyens de couplage en fonction du niveau du signal délivré par la sortie dudit système d'antennes.
  5. Système d'antennes selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de couplage comportent au moins :
    - un circuit détecteur de niveau de champ radioélectrique, délivrant un signal de niveau,
    - un circuit comparateur à seuil recevant ledit signal de niveau et délivrant un signal de comparaison,
    - un circuit de type bascule bistable recevant ledit signal de comparaison, une sortie dudit circuit de type bascule bistable commandant directement des moyens de couplage en fonction d'un critère d'erreur.
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