EP3602678B1 - Antenne filaire large bande pour un engin sous-marin - Google Patents
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- EP3602678B1 EP3602678B1 EP18712907.7A EP18712907A EP3602678B1 EP 3602678 B1 EP3602678 B1 EP 3602678B1 EP 18712907 A EP18712907 A EP 18712907A EP 3602678 B1 EP3602678 B1 EP 3602678B1
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
- H01Q1/34—Adaptation for use in or on ships, submarines, buoys or torpedoes
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Definitions
- the present invention relates to a wire antenna for broadband reception for an underwater vehicle such as a submarine proper, equipped with a deployment winch thereof.
- Some of these wire antennas are based on radio frequency technology.
- These antennas then include a coaxial cable making it possible to connect the antenna to the rest of the submarine through a rotary collector using radiofrequency technology, of the winch.
- an optical connector is used to connect the antenna to the rest of the submarine.
- These antennas have some points in common and in particular a similar electric power supply mode.
- these antennas generally comprise a pair of copper electrical conductors which extend from one end of the antenna to the other.
- EP2309594 discloses a wideband reception wire antenna for an underwater vehicle such as a submarine proper, equipped with a deployment winch thereof.
- the antenna has at its free end, a termination teat.
- the aim of the invention is to provide such an antenna feed.
- the invention relates to a wire antenna for broadband reception for an underwater vehicle such as a proper submarine, equipped with a deployment winch thereof, characterized in that the The antenna comprises at its free end, a termination nipple in which are arranged means for storing electrical energy supplying this end of the antenna, and the operation of which is controlled by means forming a pressure sensor.
- This antenna is designated by the general reference 1 in this figure, and comprises at one end, a termination nipple, designated by the general reference 2, and at its other end, a conventional connector using radiofrequency technology, designated by the general reference 3 .
- This connector makes it possible to connect the antenna to the rest of the equipment of the submarine, by a complementary connector of a deployment winch of this antenna, on board the submarine.
- Such an antenna is conventionally several tens or even hundreds of meters long.
- Such an antenna then comprises means for amplifying the radiofrequency signal, received between a hot point and a cold point of this antenna.
- amplification means are designated by the general reference 4 on this figure 1 and are supplied by an activation / supply system designated by the general reference 5.
- this wire antenna 1 not only allows the reception of the VLF / LF / HF signals, but also the supply of the line amplifier through the activation / supply system.
- a braid serves as a mass.
- the antenna is designated by the general reference 10 and therefore always comprises a termination nipple designated by the general reference 11, in which a hot point and a cold point are defined for the radiofrequency signal in active mode and in passive mode respectively.
- This termination teat 11 also comprises a broadband amplifier designated by the general reference 12, associated with a laser making it possible to convert the radiofrequency signals into light signals.
- This laser is designated by the general reference 13.
- This laser 13 is therefore associated at the output with an optical fiber designated by the general reference 14, which extends along this antenna to the other end of this antenna to transport the signal.
- This other end of the antenna is provided with a specific collector using optical fiber technology, designated by the general reference 15, making it possible to connect this antenna to the rest of the underwater vehicle.
- FIG. 3 An exemplary embodiment of another wire antenna is illustrated on figure 3 .
- the antenna is designated by the general reference 20 and always comprises a termination teat designated by the general reference 21.
- This wire antenna always has a cold point and a hot point for the signals, and comprises a wideband amplifier designated by the general reference 22 and a laser designated by the general reference 23, for converting the radiofrequency signals into light signals.
- An optical fiber designated by the general reference 24, makes it possible to transport these light signals from one end of the wire antenna to the other.
- interfacing means are provided. designated by the general reference 25, making it possible to convert the light signal received into a radiofrequency signal.
- these means comprise means for detecting this light signal, designated by the general reference 26, coming from the optical fiber.
- the output of these interfacing means 25 is then connected through means forming a coaxial cable, designated by the general reference 29, to a conventional connector using radiofrequency technology designated by the general reference 30 and therefore making it possible to connect this wire antenna with technology.
- fiber optic cable to a winch equipped with radiofrequency connectors.
- the antenna also comprises electrical supply conductors extending along the latter and being for example in the form of a pair of copper conductors.
- a coaxial cable has a density equivalent to a cable fitted with an optical fiber and a pair of copper conductors.
- FIG. 4 An exemplary embodiment of such an antenna according to the invention and of corresponding means is illustrated on figure 4 .
- the wire antenna is designated by the general reference 40 and the termination nipple thereof by the reference 41.
- This terminal part of the antenna always comprises wideband amplification means designated by the general reference 42 and a laser designated by the general reference 43.
- the output of this laser 43 is associated with an optical fiber 44, the end of which associated with the underwater vehicle still comprises means for detecting signals 45, amplifying means 46, and supply means 47. of this part of the antenna.
- Means forming a coaxial cable 48 still make it possible to connect this end of the antenna through a standard radiofrequency connector 49, to the corresponding connector of the deployment winch of the antenna of the submarine.
- the power supply to the organs or components arranged at the free end of the antenna is provided by a pair of copper conductors, in the exemplary embodiment illustrated in FIG. figure 4 , of the antenna according to the invention, this power supply is provided from energy storage means such as for example batteries designated by the general reference 50, placed in for example the end of the termination nipple of the 'antenna.
- energy storage means such as for example batteries designated by the general reference 50, placed in for example the end of the termination nipple of the 'antenna.
- These electrical energy storage means 50 for supplying this end of the antenna then make it possible to ensure the supply of electrical energy to the latter, for example under the control of means forming a pressure sensor, designated by the reference general 51 on this figure 4 .
- the teat when the antenna is on the surface, the teat is not under pressure and the pressure sensor 51 is at maximum volume to close contact with the batteries.
- the antenna is thus supplied.
- the nipple When the antenna is below the surface, the nipple is under pressure and the pressure sensor is at minimum volume.
- the nipple is no longer under pressure.
- a battery deactivation system is then put in place.
- Batteries or other means of storing electrical energy can easily be replaced by removing the pacifier or part of it on board.
- the energy storage means such as, for example, batteries, are also associated with means for monitoring and indicating their state and in particular their state of charge SOC.
- these monitoring means comprise a voltage / frequency converter, indicating the state of these storage means.
- This converter is designated by the general reference 52, and therefore makes it possible to deliver a state indication signal, the frequency of which depends for example on the voltage of the batteries.
- a mixer designated by the general reference 53 makes it possible to integrate this frequency signal delivered by this converter into the radiofrequency signal, in order to be transmitted along the optical fiber 44, to the rest of the underwater vehicle.
- the operators can then recover this signal in order to obtain status information from the energy storage means.
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Description
- La présente invention concerne une antenne filaire de réception large bande pour un engin sous-marin tel qu'un sous-marin proprement dit, équipé d'un treuil de déploiement de celle-ci.
- On sait que les engins sous-marins tels que les sous-marins proprement dits, sont aujourd'hui équipés d'antennes filaires de réception large bande leur permettant de recevoir des signaux radiofréquence.
- Certaines de ces antennes filaires sont basées sur une technologie radiofréquence.
- Ces antennes comportent alors un câble coaxial permettant de raccorder l'antenne au reste du sous-marin à travers un collecteur tournant à technologie radiofréquence, du treuil.
- On sait également qu'il existe dans l'état de la technique, des antennes filaires à technologie à fibre optique.
- Dans ce cas, on utilise par exemple un connecteur optique pour raccorder l'antenne au reste du sous-marin.
- Ces antennes ont des points communs et notamment un mode d'alimentation en énergie électrique analogue.
- En effet, ces antennes comportent généralement une paire de conducteurs électriques en cuivre qui s'étendent d'une extrémité à l'autre de l'antenne.
-
EP2309594 divulgue une antenne filaire de réception large bande pour un engin sous-marin tel qu'un sous-marin proprement dit, équipé d'un treuil de déploiement de celle-ci. L'antenne comporte à sa extrémité libre, une tétine de terminaison. - Or, des études actuelles montrent qu'un câble coaxial possède une densité équivalente à un câble muni d'une fibre optique et d'une paire de conducteurs en cuivre.
- Pour obtenir une densité plus faible afin par exemple d'améliorer le diagramme immersion/vitesse de l'antenne, il faut pouvoir s'affranchir de cette paire de conducteurs en cuivre et donc définir une autre façon d'alimenter les composants de la partie terminale de l'antenne filaire.
- Le but de l'invention est de proposer une telle alimentation d'antenne.
- A cet effet, l'invention a pour objet une antenne filaire de réception large bande pour un engin sous-marin tel qu'un sous-marin proprement dit, équipé d'un treuil de déploiement de celle-ci, caractérisée en ce que l'antenne comporte à son extrémité libre, une tétine de terminaison dans laquelle sont disposés des moyens de stockage d'énergie électrique d'alimentation de cette extrémité de l'antenne, et dont le fonctionnement est contrôlé par des moyens formant capteur de pression.
- Suivant d'autres caractéristiques de l'antenne selon l'invention, prises seules ou en combinaison :
- les moyens de stockage d'énergie électrique sont associés à un convertisseur de tension/fréquence d'indication de l'état de ces moyens de stockage ;
- le signal de fréquence délivré par le convertisseur est intégré au signal radiofréquence afin d'être transmis le long de la fibre vers le reste de l'engin sous-marin ;
- les moyens de stockage d'énergie comprennent des piles ;
- le treuil de déploiement est équipé d'un collecteur tournant à technologie radiofréquence, de raccordement de l'antenne au reste de l'engin sous-marin, et l'antenne est une antenne à technologie à fibre optique dont l'extrémité associée au treuil comporte des moyens d'interfaçage au connecteur tournant à technologie radiofréquence de ce treuil, comprenant des moyens formant convertisseur du signal issu de la fibre optique en un signal radiofréquence, dont la sortie est raccordée à travers des moyens formant câble coaxial au collecteur tournant à technologie radiofréquence du treuil ;
- l'antenne à fibre optique comporte :
- des moyens de récupération d'un signal radiofréquence,
- des moyens d'amplification large bande de celui-ci,
- des moyens de conversion du signal radiofréquence en un signal lumineux,
- des moyens de transport de ce signal lumineux par fibre optique, et les moyens d'interfaçage comprennent :
- des moyens de conversion du signal lumineux en un signal radiofréquence,
- des moyens d'amplification large bande de ce signal radiofréquence,
- les moyens formant câble coaxial, et
- un connecteur radiofréquence.
- L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la
figure 1 représente une vue schématique d'une antenne filaire à technologie radiofréquence de l'état de la technique ; - la
figure 2 représente une vue schématique d'une antenne filaire à technologie à fibre optique de l'état de la technique ; - la
figure 3 représente une vue schématique d'une antenne filaire à technologie à fibre optique compatible avec une connectique à technologie radiofréquence d'un engin sous-marin ; et - la
figure 4 représente un mode de réalisation d'une antenne filaire selon l'invention. - On a en effet illustré sur la
figure 1 , une antenne filaire à technologie radiofréquence. - Cette antenne est désignée par la référence générale 1 sur cette figure, et comporte à une extrémité, une tétine de terminaison, désignée par la référence générale 2, et à son autre extrémité, un connecteur classique à technologie radiofréquence, désigné par la référence générale 3.
- Ce connecteur permet de raccorder l'antenne au reste des équipements du sous-marin, par un connecteur complémentaire d'un treuil de déploiement de cette antenne, embarqué à bord du sous-marin.
- Une telle antenne fait de façon classique, plusieurs dizaines voire centaines de mètres de long.
- Une telle antenne comporte alors des moyens d'amplification du signal radiofréquence, reçu entre un point chaud et un point froid de cette antenne.
- Ces moyens d'amplification sont désignés par la référence générale 4 sur cette
figure 1 et sont alimentés par un système d'activation/alimentation désigné par la référence générale 5. - Ainsi l'âme de cette antenne filaire 1 permet non seulement la réception des signaux VLF/LF/HF, mais également l'alimentation de l'amplificateur de ligne à travers le système d'activation/alimentation.
- Une tresse sert de masse.
- C'est donc cette configuration d'antenne qui est compatible avec la majorité des collecteurs tournants à technologie radiofréquence dans les sous-marins disposant d'un treuil de déploiement d'une antenne filaire à technologie radiofréquence.
- On a illustré sur la
figure 2 , un exemple de réalisation d'une antenne filaire à technologie à fibre optique. - Sur cette
figure 2 , l'antenne est désignée par la référence générale 10 et comporte donc toujours une tétine de terminaison désignée par la référence générale 11, dans laquelle sont définis un point chaud et un point froid pour le signal radiofréquence en mode actif et en mode passif respectivement. - Cette tétine de terminaison 11 comporte également un amplificateur large bande désigné par la référence générale 12, associé à un laser permettant de convertir les signaux radiofréquence en signaux lumineux.
- Ce laser est désigné par la référence générale 13.
- Ce laser 13 est donc associé en sortie, à une fibre optique désignée par la référence générale 14, qui s'étend le long de cette antenne jusqu'à l'autre extrémité de cette antenne pour transporter le signal.
- Cette autre extrémité de l'antenne est pourvue d'un collecteur spécifique à technologie à fibre optique, désigné par la référence générale 15, permettant de raccorder cette antenne au reste de l'engin sous-marin.
- On conçoit alors que cette technologie à fibre optique n'est pas compatible de la connectique à radiofréquence telle que déployée dans certains sous-marins et illustrée sur la
figure 1 . - Un exemple de réalisation d'une autre antenne filaire est illustré sur la
figure 3 . - Sur cette
figure 3 , l'antenne est désignée par la référence générale 20 et comporte toujours une tétine de terminaison désignée par la référence générale 21. - Cette antenne filaire présente toujours un point froid et un point chaud pour les signaux, et comporte un amplificateur large bande désigné par la référence générale 22 et un laser désigné par la référence générale 23, de conversion des signaux radiofréquence en signaux lumineux.
- Une fibre optique désignée par la référence générale 24, permet de transporter ces signaux lumineux d'une extrémité à l'autre de l'antenne filaire.
- A l'autre extrémité de l'antenne filaire, c'est-à-dire celle associée au sous-marin, et plus particulièrement au treuil de déploiement de l'antenne de ce sous-marin, il est prévu des moyens d'interfaçage désignés par la référence générale 25, permettant de convertir le signal lumineux reçu en un signal radiofréquence.
- Ainsi, ces moyens comprennent des moyens de détection de ce signal lumineux, désignés par la référence générale 26, issus de la fibre optique.
- Ces moyens de détection sont associés à un amplificateur désigné par la référence générale 27.
- L'alimentation de ces organes est assurée par des moyens d'alimentation 28.
- La sortie de ces moyens d'interfaçage 25 est alors reliée à travers des moyens formant câble coaxial, désignés par la référence générale 29, à un connecteur classique à technologie radiofréquence désigné par la référence générale 30 et permettant donc de raccorder cette antenne filaire à technologie à fibre optique à un treuil équipé d'une connectique à radiofréquence.
- Il est ainsi possible d'équiper les sous-marins dont le treuil de déploiement de l'antenne filaire est muni d'une connectique à radiofréquence avec une antenne filaire à technologie à fibre optique sans impliquer de travaux de refonte lourds de l'engin sous-marin et notamment le remplacement de la connectique.
- Dans les exemples qui viennent d'être décrits, l'antenne comporte également des conducteurs électriques d'alimentation s'étendant le long de celle-ci et se présentant par exemple sous la forme d'une paire de conducteurs en cuivre.
- Ces conducteurs électriques permettent alors d'alimenter l'ensemble des composants de cette antenne et en particulier ceux disposés au niveau de sa tétine de terminaison, à partir du connecteur du treuil du sous-marin.
- Comme indiqué précédemment des études ont montré qu'un câble coaxial possède une densité équivalente à un câble muni d'une fibre optique et d'une paire de conducteurs en cuivre. Pour obtenir une densité plus faible afin par exemple d'améliorer le diagramme immersion/vitesse, il faut s'affranchir de cette paire de conducteurs en cuivre.
- Un exemple de réalisation d'une telle antenne selon l'invention et de moyens correspondants est illustré sur la
figure 4 . - Sur cette
figure 4 , l'antenne filaire est désignée par la référence générale 40 et la tétine de terminaison de celle-ci par la référence 41. - Cette partie terminale de l'antenne comporte toujours des moyens d'amplification large bande désignés par la référence générale 42 et un laser désigné par la référence générale 43.
- La sortie de ce laser 43 est associée à une fibre optique 44, dont l'extrémité associée à l'engin sous-marin comporte toujours des moyens de détection des signaux 45, des moyens d'amplification 46, et des moyens 47 d'alimentation de cette partie de l'antenne.
- Des moyens formant câble coaxial 48 permettent toujours de connecter cette extrémité de l'antenne à travers un connecteur standard à radiofréquence 49, au connecteur correspondant du treuil de déploiement de l'antenne du sous-marin.
- Alors que sur les exemples précédents, l'alimentation des organes ou composants disposés à l'extrémité libre de l'antenne, est assurée par une paire de conducteurs en cuivre, dans l'exemple de réalisation illustré sur la
figure 4 , de l'antenne selon l'invention, cette alimentation est assurée à partir de moyens de stockage d'énergie tels que par exemple des piles désignées par la référence générale 50, placées dans par exemple l'extrémité de la tétine de terminaison de l'antenne. - Ces moyens de stockage d'énergie électrique 50 d'alimentation de cette extrémité de l'antenne permettent alors d'assurer l'alimentation en énergie électrique de celle-ci par exemple sous le contrôle de moyens formant capteur de pression, désignés par la référence générale 51 sur cette
figure 4 . - Ainsi par exemple lorsque l'antenne est en surface, la tétine n'est pas sous pression et le capteur de pression 51 est au volume maximal pour fermer le contact avec les piles.
- L'antenne est ainsi alimentée.
- Lorsque l'antenne est sous la surface, la tétine est sous pression et le capteur de pression est au volume minimal.
- Ceci permet alors de couper le contact avec les piles et l'antenne n'est plus alimentée.
- Lorsque l'antenne est rangée dans le sous-marin, la tétine n'est plus sous pression.
- Un système de désactivation des piles est alors mis en place.
- Les piles ou autres moyens de stockage d'énergie électrique peuvent facilement être remplacés en démontant la tétine ou une partie de celle-ci à bord.
- Sur cette
figure 4 , les moyens de stockage d'énergie tels que par exemple les piles, sont également associés à des moyens de surveillance et d'indication de leur état et en particulier de leur état de charge SOC. - Dans l'exemple illustré sur cette
figure 4 , ces moyens de surveillance comprennent un convertisseur de tension/fréquence, d'indication de l'état de ces moyens de stockage. - Ce convertisseur est désigné par la référence générale 52, et permet donc de délivrer un signal d'indication d'état, dont la fréquence est fonction par exemple de la tension des piles.
- Un mélangeur désigné par la référence générale 53, permet d'intégrer ce signal de fréquence délivré par ce convertisseur au signal radiofréquence, afin d'être transmis le long de la fibre optique 44, vers le reste de l'engin sous-marin.
- Les opérateurs peuvent alors récupérer ce signal pour avoir une information d'état des moyens de stockage d'énergie.
- Bien entendu d'autres modes de réalisation de ces différents moyens peuvent être envisagés.
- On conçoit donc qu'une telle structure d'antenne présente un certain nombre d'avantages.
- En effet, il est ainsi possible d'intégrer à bord d'un sous-marin, une antenne filaire à fibre optique de nouvelle technologie, sans nécessiter d'intervention lourde sur le sous-marin, et en particulier sur le treuil de déploiement de l'antenne filaire de celui-ci, tout en utilisant une connectique radiofréquence.
- Par ailleurs des améliorations des caractéristiques opérationnelles de l'antenne sont également obtenues.
- On a en effet un gain lié à la suppression des conducteurs en cuivre et le maintien en condition opérationnelle de l'antenne ne nécessite qu'un remplacement des piles lorsque le besoin s'en fait sentir.
Claims (6)
- Antenne filaire de réception large bande pour un engin sous-marin tel qu'un sous-marin proprement dit, équipé d'un treuil de déploiement de celle-ci, caractérisée en ce que l'antenne comporte à son extrémité libre, une tétine de terminaison (41) dans laquelle sont disposés des moyens (50) de stockage d'énergie électrique d'alimentation de cette extrémité de l'antenne, et dont le fonctionnement est contrôlé par des moyens formant capteur de pression (51).
- Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens (50) de stockage d'énergie électrique sont associés à un convertisseur de tension/fréquence (52) d'indication de l'état de ces moyens de stockage.
- Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce que le signal de fréquence délivré par le convertisseur (52) est intégré (en 53) au signal radiofréquence afin d'être transmis le long de la fibre vers le reste de l'engin sous-marin.
- Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens (50) de stockage d'énergie comprennent des piles.
- Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le treuil de déploiement est équipé d'un collecteur tournant à technologie radiofréquence, de raccordement de l'antenne au reste de l'engin sous-marin, et en ce que l'antenne est une antenne à technologie à fibre optique dont l'extrémité associée au treuil comporte des moyens d'interfaçage au connecteur tournant à technologie radiofréquence de ce treuil, comprenant des moyens (45) formant convertisseur du signal issu de la fibre optique (44) en un signal radiofréquence, dont la sortie est raccordée à travers des moyens formant câble coaxial (48) au collecteur tournant à technologie radiofréquence du treuil.
- Antenne selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'antenne à fibre optique comporte :- des moyens de récupération d'un signal radiofréquence,- des moyens (42) d'amplification large bande de celui-ci,- des moyens (43) de conversion du signal radiofréquence en un signal lumineux,- des moyens (44) de transport de ce signal lumineux par fibre optique, et en ce que les moyens d'interfaçage comprennent des moyens (45) de conversion du signal lumineux en un signal radiofréquence,- des moyens (46) d'amplification large bande de ce signal radiofréquence,- les moyens (48) formant câble coaxial, et- un connecteur radiofréquence (49).
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