FR2497000A2

FR2497000A2 - Wide frequency band car aerial - has cylindrical mounting holding aerial and enclosing ferrite transformer for connection

Info

Publication number: FR2497000A2
Application number: FR8026881A
Authority: FR
Inventors: Judd Blass
Original assignee: Beam Systems Israel Ltd
Current assignee: Beam Systems Israel Ltd
Priority date: 1975-08-18
Filing date: 1980-12-18
Publication date: 1982-06-25

Abstract

The whip type aerial is connected by a ferrite transformer and has one end of the cylindrical aerial itself encapsulated in a stirrup. This is made of material which is electrically insulating to radio frequencies, and is threaded to be attached to a support. The support comprises a cylinder, which is isolated from the aerial, but which is in electrical contact with an earthed base plate on which it is mounted. The ferrite transformer which connects the aerial is situated within the space defined by the cylindrical support, and is connected to the lead. The ferrite transformer has inductance which compensates for the residual capacitance of the aerial, -typically 8 picofarads.

Description

La présente invention concerne un perfectionnement aux antennes dites à fouet" ; elle se rapporte plus spécialement à des antennes de ce type, de petite longueur, à coefficient d'amplification augmenté dans une largeur de bande de fréquence radio de plus d'une octave, sans charge résistante à large bande, ni d'accord de bande étroite. The present invention relates to an improvement to so-called whip antennas; it relates more particularly to antennas of this type, of short length, with increased amplification coefficient in a radio frequency bandwidth of more than one octave, without heavy broadband load, or narrow band tuning.

Dans la demande de brevet principal n076 14566, on décrit une antenne de type sus-indiqué, dans laquelle le dispositif de positionnement comprend un manchon isolant électriquement, qui entoure l'espace entre I'extré- mité inférieure du fouet et la base conductrice de l'en- semble. Le manchon, prévu dans ce brevet principal, remonte le point d'alimentation de l'antenne d'une certaine longueur au-dessus du plan de la masse, pour y augmenter la résistance au rayonnement, sans modifier la résistance antirésonante au rayonnement. In main patent application No. 76 14566, an antenna of the above-mentioned type is described, in which the positioning device comprises an electrically insulating sleeve, which surrounds the space between the lower end of the whip and the conductive base of all. The sleeve, provided in this main patent, raises the feed point of the antenna a certain length above the ground plane, to increase the resistance to radiation there, without modifying the anti-resonant resistance to radiation.

La présente invention résulte de la constatation inattendue que le manchon sus-mentionné peut être avantageusement en une matière électriquement conductrice, à condition d'tre convenablement isolée du fouet lui-mtme. The present invention results from the unexpected observation that the aforementioned sleeve can advantageously be made of an electrically conductive material, provided that it is suitably isolated from the whip itself.

L'antenne, suivant la présente première addition, est donc semblable à celle qui est décrite et représentée dans le brevet principal nO 7,6 14566, mais carac térisée en ce que le manchon (repère 16) entourant l'es- pace entre I'extrdmité inférieure du fouet (12) et la masse (18) est conducteur, ce manchon étant isolé de fa çon appropriée (16c) du fouet. The antenna, according to the present first addition, is therefore similar to that which is described and represented in the main patent No. 7.6 14566, but charac terized in that the sleeve (item 16) surrounding the space between I 'lower end of the whip (12) and the mass (18) is conductive, this sleeve being appropriately insulated (16c) from the whip.

Les dessins annexés illustrent schématiquement l'antenne suivant l'invention et certains circuits s'y rapportant. The accompanying drawings schematically illustrate the antenna according to the invention and certain circuits relating thereto.

Fig. 1 est une vue en élévation et en coupe d'une antenne fouet à large bande et à alimentation par transformateur, conforme à l'invention. Fig. 1 is an elevational and sectional view of a wideband whip antenna with transformer supply, according to the invention.

Fig. 2 est un schéma de l'antenne et d'un transformateur d'équilibrage à ferrite, conforme à 1' invention. Fig. 2 is a diagram of the antenna and a ferrite balancing transformer according to the invention.

Fig. 3 est un schéma représentant le circuit équivalent de l'antenne fouet à large bande à alimentation par transformateur à ferrite, qui facilite la compréhension du fonctionnement de l'antenne. Fig. 3 is a diagram showing the equivalent circuit of the wideband whip antenna supplied by a ferrite transformer, which facilitates the understanding of the operation of the antenna.

Fig. 4 représente schématiquement un arrangement à dipole à coefficient d'amplification augmenté, qui utilise deux antennes fouet à large bande, et
Fig. 5 représente schématiquement un arrangement à double dipole utilisant quatre antennes fouet à large bande, pour un coefficient d'amplification encore plus grand.Fig. 4 schematically represents a dipole arrangement with increased amplification coefficient, which uses two broadband whip antennas, and
Fig. 5 schematically represents a double dipole arrangement using four broadband whip antennas, for an even greater amplification coefficient.

La figure 1 représente une antenne 10 à large bande, du type fouet, à alimentation par transformateur à ferrite, conforme à l'invention, dont la partie 12 formant fouet est constituée par un cylindre en matière conductrice ayant une longueur LA, d'une extrémité à l'autre. FIG. 1 represents a broadband antenna 10, of the whip type, supplied by a ferrite transformer, according to the invention, the part 12 of which forms a whip and is constituted by a cylinder of conductive material having a length LA, of a end to end.

Une partie périphérique du fouet, adjacente vers l'intérieur à une première extrémité 12a du fouet, est encapsulée par une bride 14, en matière isolante pour les radiofréquences. La bride 14 est conçue pour s'adapter à des moyens de fixation appropriés et être maintenue par ces derniers, qui sont par exemple sous forme de filetages 15 associés, formés sur la périphérie extérieure d'une première extrémité 16a d'un manchon 16 sensiblement cylindrique, formant base, réalisé en matière conductrice de 1' électricité ; ce manchon, avantageusement métallique, est convenablement isolé du fouet 12 et de la bague de contact 20, au moyen d'une bague 16c, en matière isolante pour les radio-fréquences. Le manchon de base 16 et le fouet 12 sont assemblés en alignement axial, leur axe commun de rotation étant en général placé dans un plan vertical.L' extrémité inférieure 16b du manchon conducteur peut être logée, sans jeu, dans l'aldsage du second manchon 17, de longueur axiale LB. L'extrémité inférieure du second manchon 17 est fixée à une plaque de masse 18, qui peut d- tre par exemple la carrosserie métallique d'un véhicule.A peripheral part of the whip, adjacent inwardly at a first end 12a of the whip, is encapsulated by a flange 14, made of an insulating material for radio frequencies. The flange 14 is designed to adapt to and be maintained by suitable fixing means, which are for example in the form of associated threads 15, formed on the outer periphery of a first end 16a of a sleeve 16 substantially cylindrical, forming base, made of electrically conductive material; this sleeve, advantageously metallic, is suitably insulated from the whip 12 and the contact ring 20, by means of a ring 16c, made of an insulating material for radio frequencies. The base sleeve 16 and the whip 12 are assembled in axial alignment, their common axis of rotation being generally placed in a vertical plane. The lower end 16b of the conductive sleeve can be accommodated, without play, in the aldsage of the second sleeve 17, of axial length LB. The lower end of the second sleeve 17 is fixed to a ground plate 18, which may for example be the metal body of a vehicle.

Cependant, si le manchon de base, métallique, 16, présente une épaisseur suffisante, son renforcement à l'aide du manchon 17 devientinutile t un bon contact électrique est alors établi entre la base du manchon 16 et la plaque de masse 18.However, if the basic metal sleeve 16 has a sufficient thickness, its reinforcement using the sleeve 17 becomes useless t good electrical contact is then established between the base of the sleeve 16 and the ground plate 18.

La disposition du transformateur d'équilibrage 22 et des autres circuits est la mOme que celle qui a fait l'objet des pages 4 à 10 et des figures 2 à 5 du brevet principal, on notera, cependant, au sujet de la figure 3, qu'étant donné la nature conductrice du manchon 16, la capacitance résiduelle CA de l'antenne comprend une capacitance marginale, additionnelle ; 1' inductance de fuite i du transformateur à ferrite 22 doit etre prévue de façon à compenser cette capacitance additionnelle, dont une valeur typique a été trouvée comme se situant aux environs de 8 picofarads. The arrangement of the balancing transformer 22 and of the other circuits is the same as that which was the subject of pages 4 to 10 and of figures 2 to 5 of the main patent, it will be noted, however, with regard to FIG. 3, that given the conductive nature of the sleeve 16, the residual capacitance CA of the antenna comprises an additional marginal capacitance; 1 leakage inductance i of the ferrite transformer 22 must be provided in order to compensate for this additional capacitance, a typical value of which has been found to be around 8 picofarads.

Claims

REVENDICATIONS

1. Antenne de type "fouet" à large bande de radiofréquences, présentant une impédance sensiblement constante pour une largeur de bande supérieure à une octave, cette antenne étant constituée par un conducteur cylindrique (12), positionné à l'aide d'un manchon (16) sur une plaque conductrice (18), la longueur du fouet étant inférieure à un quart de longueur d'onde correspondant à la fréquence la plus basse de la bande d'octave, caractérisée en ce que le manchon (16) est en une matière électriquement conductrice et qu'il est électriquement isolé (16c) du fouet (12), mais en contact électrique avec la plaque (18). 1. An antenna of the “whip” type with a broad radio frequency band, having a substantially constant impedance for a bandwidth greater than one octave, this antenna being constituted by a cylindrical conductor (12), positioned using a sleeve (16) on a conductive plate (18), the length of the whip being less than a quarter of a wavelength corresponding to the lowest frequency of the octave band, characterized in that the sleeve (16) is in an electrically conductive material and that it is electrically isolated (16c) from the whip (12), but in electrical contact with the plate (18).

2. Antenne, selon la revendication 1, à câble coaxial (30), caractérisée en ce que son impédance caractéristique, mesurée entre le conducteur intérieur et le conducteur extérieur, correspond à ladite bande de fréquences, de plus d'une octave, et que des moyens à large bande sont raccordés entre les conducteurs intérieur et ex térieur du câble coaxial et ladite extrtmité du "fouet" la plus proche du plan de masse, pour modifier la résistance du rayonnement de l'antenne et la rendre voisine de l'impédance caractéristique dudit câble coaxial, de fa çon à réduire la variation de la valeur de USMR de l'antenne. 2. Antenna according to claim 1, with coaxial cable (30), characterized in that its characteristic impedance, measured between the inner conductor and the outer conductor, corresponds to said frequency band, by more than one octave, and that broadband means are connected between the inner and outer conductors of the coaxial cable and said end of the "whip" closest to the ground plane, to modify the resistance of the antenna radiation and make it close to the impedance characteristic of said coaxial cable, so as to reduce the variation in the value of USMR of the antenna.

3. Antenne selon les revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément "fouet" a une longueur sensiblement égale à 0,185 x longueur d'onde à la fréquence la plus basse et que les moyens de positionnement sont suffisants pour situer l'autre extrêmité de l'élément "fouet" à une distance du plan de masse égale à 0,21 x longueur d'onde à la fréquence la plus basse. 3. Antenna according to the preceding claims, characterized in that the "whip" element has a length substantially equal to 0.185 x wavelength at the lowest frequency and that the positioning means are sufficient to locate the other end. of the "whip" element at a distance from the ground plane equal to 0.21 x wavelength at the lowest frequency.

4. Antenne selon les revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de modification de l'imr pédance à large bande comprennent un transformateur à ferrite, à deux enroulements, l'un primaire, l'autre secondaire, enroulés de façon bifilaire l'un avec l'autre, l'enroulement primaire étant raccordé électriquement entre les conducteurs intérieur et extérieur du cible coaxial, l'enroulement secondaire étant raccordé électriquement entre le conducteur extérieur du câble coaxial et ladite première extrémité du "fouet". 4. Antenna according to the preceding claims, characterized in that the means for modifying the broadband impedance include a ferrite transformer, with two windings, one primary, the other secondary, wound in a two-wire fashion. one with the other, the primary winding being electrically connected between the inner and outer conductors of the coaxial target, the secondary winding being electrically connected between the outer conductor of the coaxial cable and said first end of the "whip".

5. Antenne selon la revendication 4, caractérisée en ce que le transformateur, à ferrite, comprend un noyau magnétique toroïdal, les enroulements bifilaires primaire et secondaire étant enroulés ensemble autour de ce noyau. 5. Antenna according to claim 4, characterized in that the transformer, with ferrite, comprises a toroidal magnetic core, the primary and secondary two-wire windings being wound together around this core.

6. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de positionnement du "fouet" comprennent un manchon de base en matériau isolant pour les radio-fréquences, des moyens de contact électrique disposés dans l'extrêmité dudit manchon la plus éloignée du plan de masse, de façon à établir le contact électrique avec ladite première extrêmité du "fouet", et des moyens attachés à l'autre extrtmité du manchon de base pour relier cette extrdmité au plan de masse. 6. Antenna according to claim 1, characterized in that the means for positioning the "whip" comprise a base sleeve made of insulating material for radio frequencies, electrical contact means arranged in the end of said sleeve farthest from the ground plane, so as to establish electrical contact with said first end of the "whip", and means attached to the other end of the base sleeve to connect this end to the ground plane.

7. Antenne selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'élément de "fouet" comporte des moyens adjacents à ladite première extrémité du "fouet" pour fixer et maintenir cette première extrémité en contact avec lesdits moyens de contact électrique et le manchon de base. 7. Antenna according to claim 6, characterized in that the "whip" element comprises means adjacent to said first end of the "whip" to fix and maintain this first end in contact with said electrical contact means and the sleeve. based.

8. Antenne suivant la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens de modification de l'impédance à large bande comprennent un transformateur à ferrite disposé à l'intérieur du manchon de base, près des moyens de contact avec le "fouet". 8. Antenna according to claim 6, characterized in that the means for modifying the broadband impedance comprise a ferrite transformer disposed inside the base sleeve, near the means of contact with the "whip".

9. Antenne suivant la revendication 8, caractérisée en ce que le transformateur à ferrite comprend un enrou lement primaire et un enroulement secondaire enroulés de façon bifilaire l'un avec l'autre, ltenroulement primaire étant raccordé électriquement entre les conducteurs intérieur et extérieur du câble coaxial, l'enroulement secondaire étant raccorde électriquement entre le conducteur extérieur du cible coaxial et les dits moyens de contact. 9. Antenna according to claim 8, characterized in that the ferrite transformer comprises a primary winding and a secondary winding wound in a two-wire fashion with each other, the primary winding being electrically connected between the inner and outer conductors of the cable coaxial, the secondary winding being electrically connected between the outer conductor of the coaxial target and said contact means.

10. Antenne suivant la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens de modification d'impédance à large bande comprennent des moyens raccordés entre les conducteurs intérieur et extérieur du câble coaxial et l'enrou- lement primaire, pour équilibrer l'impédance à travers 1' enroulement primaire avec ladite impédance caractéristique du cible coaxial. 10. Antenna according to claim 9, characterized in that the broadband impedance modifying means comprise means connected between the inner and outer conductors of the coaxial cable and the primary winding, to balance the impedance through 1 primary winding with said characteristic impedance of the coaxial target.

11. Antenne suivant la revendication 10, caractérisée en ce que les moyens d'équilibrage d'impédance comprennent un élément d'un autre capable coaxial ayant une impédance caractéristique plus grande que celle dudit cible coaxial et raccordé entre ce dernier et l'enroule- ment primaire. 11. Antenna according to claim 10, characterized in that the impedance balancing means comprise an element of another coaxial capable having a characteristic impedance greater than that of said coaxial target and connected between the latter and the coil- primary.