FR2634598A1 - OMNIDIRECTIONAL ANTENNA, IN PARTICULAR FOR THE TRANSMISSION OF BROADCAST OR TELEVISION SIGNALS IN THE DECIMETRIC WAVE BAND, AND RADIANT SYSTEM FORMED IN A GROUP OF THESE ANTENNAS - Google Patents

Abstract

This antenna, in particular intended for the transmission of radio or television signals in the decimetric-wave range, comprises: - a vertical, central support tube (100), - a plurality of identical radiating arrays (200), preferably three in number, uniformly distributed around the central tube and each formed from a vertical bifilar line (210, 210') supporting, coupling and supplying in a symmetrical manner, a plurality of horizontal dipoles (220, 220') uniformly distributed along this bifilar line, and - an equipower, equiphase power distribution system, preferably housed entirely inside the central support tube, identically and simultaneously supplying the three radiating arrays from a single coaxial supply line. The antenna lacks a reflector, this significantly reducing its weight and its wind resistance relative to conventional panel antennas generally used in this range. Advantageously, these antennas are superimposed and enclosed in a sealed, essentially cylindrical, self-supporting and superimposable radome. This antenna achieves an omnidirectional pattern at 0.9 dB between 460 and 860 MHz, and can radiate 5 to 7 kW per antenna element.

Description

Antenne omnidirectionnelle, notamment pour l'émission de signaux deOmnidirectional antenna, in particular for transmitting

radiodiffusion ou de télévision dans la bande des ondes décimétriques, et système rayonnant formé d'un groupement de ces antennes La présente invention concerne une antenne omnidirectionnelle. Cette antenne s'applique particulièrement à l'émission de signaux de radiodiffusion ou de télévision dans la bande des ondes décimétriques (bande dite UHF), o l'on verra qu'elle procure des avantages  FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an omnidirectional antenna. This antenna is particularly applicable to the emission of broadcasting or television signals in the UHF band (UHF band), where it will be seen that it provides advantages

particulièrement intéressants.particularly interesting.

L'invention n'est cependant limitée ni à cette application ni à cette bande de fréquences, et pourrait aussi bien convenir à une très grande  The invention is however limited neither to this application nor to this frequency band, and may as well be suitable for a very large

diversité de situations différentes.  diversity of different situations.

Pour les antennes de radiodiffusion ou de télévision, on doit disposer (sauf exception) d'un système rayonnant ayant un diagramme le plus omnidirectionnel possible (par "diagramme omnidirectionnel", on entendra un diagramme ne presentant pas de creux inférieur à 3 dB sur 360c). Ce système qui doit en outre présenter des caractéristiques mécaniques de compacité et de légéreté permettant de le placer au sommet d'un pylône en minimisant aussi bien la charge statique (poids propre du système  For broadcast or television antennas, one must have (with exception) a radiating system with a diagram that is as omnidirectional as possible (by "omnidirectional diagram", we mean a diagram with no dip less than 3 dB on 360c ). This system must also have mechanical characteristics of compactness and lightness to place it at the top of a pylon while minimizing both the static load (weight of the system

rayonnant) que dynamique (prise au vent) supportées par celui-ci.  radiating) that dynamic (taken in the wind) supported by it.

On utilise le plus souvent, à cet effet, un système d'antenne dit "antenne à panneaux", constitué à partir d'éléments rayonnants formés chacun d'un dipôle placé devant un réflecteur, le dipôle étant orienté  Most often, for this purpose, an antenna system called "panel antenna" is used, consisting of radiating elements each formed of a dipole placed in front of a reflector, the dipole being oriented

verticalement ou horizontalement selon la polarisation souhaitée.  vertically or horizontally depending on the desired polarization.

Un tel élément rayonnant étant un élément à gain, donc directif, il est nécessaire d'en grouper quatre, disposés à 90 les uns des autres, pour  Since such a radiating element is a gain element, therefore directional, it is necessary to group four of them, arranged at 90 each other, to

obtenir le diagramme omnidirectionnel voulu.  obtain the desired omnidirectional diagram.

Pour augmenter la puissance admissible, on superpose généralement une pluralité de ces éléments rayonnants (le plus souvent deux, quatre ou huit éléments rayonnants) de manière à former des panneaux  To increase the permissible power, a plurality of these radiating elements (usually two, four or eight radiating elements) are generally superimposed so as to form panels

rayonnants, le réflecteur étant le plus souvent commun.  radiating, the reflector being most often common.

Chaque panneau est alimenté séparément avec même phase et même puissance que tous les autres (à moins que l'on ne veuille jouer sur la forme du diagramme en introduisant des déphasages ou des variations de  Each panel is powered separately with the same phase and power as all the others (unless we want to play on the shape of the diagram by introducing phase shifts or variations of

puissance) au moyen d'un ensemble répartiteur.  power) by means of a splitter unit.

Cette configuration, bien que fonctionnant de manière satisfaisante sur un très grand nombre de stations émettrices actuelles, présente un  This configuration, although operating satisfactorily on a very large number of current transmitting stations, presents a

certain nombre d'inconvénients.number of disadvantages.

Tout d'abord, il est nécessaire de prévoir, au sommet du pylône L5 proprement dit, un pylonet permettant de disposer convenablement les éléments rayonnants superposés formant les quatre faces rayonnantes de  First of all, it is necessary to provide, at the top of the L5 pylon itself, a pylonet making it possible to dispose properly the superimposed radiating elements forming the four radiating faces of

la configuration.the configuration.

Ce pylonet doit satisfaire deux conditions antinomiques -en premier lieu, il doit être dimensionné de façon suffisante afin de permettre la mise en place des alimentations de chaque panneau et le passage d'un homme au centre de la configuration pour pouvoir en assurer la maintenance: on a vu en effet que chaque élément rayonnant était alimenté par un coaxial d'alimentation propre et, comme ce coaxial doit nécessairement être placé derrière le panneau réflecteur de l'élément rayonnant pour ne pas perturber le fonctionnement de celui-ci, le faisceau de câbles coaxiaux devra passer à l'intérieur du pylonet, qui devra donc avoir une taille suffisante (pour des faces à huit éléments rayonnants superposés,  This pylonet must satisfy two antinomic conditions - in the first place, it must be dimensioned sufficiently to allow the installation of the power supplies of each panel and the passage of a man in the center of the configuration to be able to ensure the maintenance: it has been seen that each radiating element is powered by a coaxial supply and, as this coaxial must necessarily be placed behind the reflector panel of the radiating element not to disturb the operation thereof, the beam of coaxial cables must pass inside the pylonet, which must therefore have a sufficient size (for faces with eight superimposed radiating elements,

on a ainsi 32 coaxiaux à faire passer dans ce pylonet).  there are thus 32 coaxials to be passed through this pylonet).

Pour cette commodité d'installation, et également pour une bonne rigidité mécanique, il est donc souhaitable que la structure du  For this installation convenience, and also for good mechanical rigidity, it is therefore desirable that the structure of the

pylonet soit la plus large possible.  pylonet be as wide as possible.

-en second lieu, du point de vue radio-électrique, les creux du diagramme iront en s'accentuant au fur et à mesure que les centres  secondly, from the radio-electric point of view, the hollows of the diagram will become more and more accentuated as the centers

de phase des éléments rayonnants vont aller en s'éloignant.  phase of the radiating elements will go away.

Pour obtenir le diagramme le plus régulier qui soit, il est donc souhaitable de rapprocher autant que possible les éléments rayonnants de chaque groupe, donc de prévoir une section de pylonet la plus faible possible (limitée cependant par la dimension minimale  To obtain the most regular diagram, it is therefore desirable to bring the radiating elements of each group as close as possible, and thus to provide as small a pylon section as possible (limited however by the minimum dimension

des réflecteurs).reflectors).

Pour réduire au minimum la charge statique et la charge dynamique mentionnées plus haut, il est également souhaitable de réduire au minimum la section du pylonet, d'autant plus que l'ensemble rayonnant doit être protégé par un radôme dont la taille, compte tenu de la dimension des éléments rayonnants, va présenter une surface de prise au vent très importante et va donc solliciter  To minimize the static load and dynamic load mentioned above, it is also desirable to minimize the section of the pylonet, especially since the radiating assembly must be protected by a radome whose size, taking into account the the dimension of the radiating elements, will present a very large wind-catching surface and will thus solicit

d'autant plus le pylône.especially the pylon.

Un autre inconvénient de ce type d'antenne résulte de la complexité de son système d'alimentation (chacun des éléments rayonnants devant être alimenté par un coaxial propre, comme indiqué plus haut), ce qui oblige à prévoir un grand nombre de coaxiaux d'alimentation secondaires et de boîtes de raccordement; le prix de revient d'un tel système d'antenne va  Another disadvantage of this type of antenna results from the complexity of its power system (each of the radiating elements to be powered by a coaxial clean, as indicated above), which requires to provide a large number of coaxial secondary power supply and connection boxes; the cost price of such an antenna system is

ainsi croître très vite avec le nombre d'éléments rayonnants.  thus grow very fast with the number of radiating elements.

De plus, les pertes vont augmenter rapidement, tant en raison de la multiplication des boîtes de raccordement que de l'allongement des coaxiaux d'alimentation secondaire; typiquement, pour un système rayonnant à panneaux de huit éléments rayonnants superposés dimensionnés pour la bande 470-860 MHz, la hauteur du pylonet, et donc des coaxiaux les plus longs, est de l'ordre- de 12 mètres, ce qui crée des pertes non négligeables dans une telle gamme de fréquences. On aboutit ainsi, typiquement, à des sections de pylonet de l'ordre de 0,8 x 0,8 m et des diamètres de radôme de l'ordre du mètre pour des émissions dans la bande des 470-860 MHz, un groupe de quatre panneaux avec son radôme ayant une masse propre de 350 à 400 kg et présentant une  In addition, the losses will increase rapidly, both because of the multiplication of junction boxes and the lengthening of coaxial secondary supply; typically, for a radiating system with panels of eight superimposed radiating elements sized for the band 470-860 MHz, the height of the pylonet, and therefore of the longest coaxials, is of the order of 12 meters, which creates losses not negligible in such a range of frequencies. This leads typically to pylonet sections of the order of 0.8 x 0.8 m and radome diameters of the order of one meter for transmissions in the band 470-860 MHz, a group of four panels with its radome having a mass of 350 to 400 kg and having a

surface au vent de l'ordre de 1,3 m2.  wind area of around 1.3 m2.

Un autre type d'antenne convenant à l'usage précité, bien que moins  Another type of antenna suitable for the above use, although less

utilisé, est l'antenne dite "supertourniquet".  used, is the antenna called "supertourniquet".

Dans ce type d'antenne, pour obtenir le diagramme omnidirectionnel souhaité, on utilise le principe du champ tournant, l'élément rayonnant étant alors constitué de deux "ailes de chauve-souris" planes, verticales et perpendiculaires entre elles, se croisant en leur centre et déphasée de 900  In this type of antenna, in order to obtain the desired omnidirectional diagram, the principle of the rotating field is used, the radiating element then consisting of two flat, vertical and perpendicular "bat wings", crossing each other in their shape. center and out of phase by 900

l'une par rapport à l'autre.one with respect to the other.

On superpose ainsi un nombre élevé d'éléments rayonnants, chaque élément rayonnant étant alimenté séparément grâce à un système  Thus, a large number of radiating elements is superimposed, each radiating element being powered separately by means of a system

répartiteur commun, et les deux dipôles formés par les "ailes de chauve-  common distributor, and the two dipoles formed by the "bald wings"

souris" de chaque élément rayonnant étant alimentées en quadrature de  mice "of each radiating element being fed in quadrature from

manière apériodique par un coupleur 3 dB.  aperiodic way by a 3 dB coupler.

Ce type d'antenne, bien qu'il présente un diamètre hors-tout beaucoup plus réduit qu'un système à panneaux d'antenne du fait de l'absence de réflecteur, et permette ainsi de réduire de façon importante le dimensionnement du pylonet, présente cependant un certain nombre d'inconvénients: - tout d'abord, la nécessité de réaliser l'alimentation apériodique en quadrature entre les dipôles entraîne l'utilisation de coupleurs 3 dB placés dans le champ de rayonnement, la charge d'équilibrage du coupleur devant être dimensionnée en fonction de la puissance à émettre, - ensuite, les câbles coaxiaux d'alimentation des dipôles sont situés dans le champ de rayonnement de l'antenne et donc perturbent le rayonnement de celle-ci en créant des creux dans le diagramme, Io - de plus, à gain égal, la hauteur totale d'antenne est supérieure à celle d'une antenne à panneaux rayonnants, entraînant en outre corrélativement des problèmes de compensation du diagramme en site dans le cas des antennes à grand nombre d'éléments rayonnants, L5 - enfin, le prix de revient en est élevé du fait de la complexité mécanique, de la présence des coupleurs 3 dB et de la multiplication  This type of antenna, although it has a much smaller overall diameter than an antenna panel system because of the absence of reflector, and thus significantly reduces the size of the pylonet, However, there are a number of drawbacks: firstly, the need to perform quadrature aperiodic feeding between the dipoles results in the use of 3 dB couplers placed in the radiation field, the balancing load of the coupler to be dimensioned according to the power to be emitted, - next, the coaxial cables for feeding the dipoles are located in the radiation field of the antenna and therefore disturb the radiation thereof by creating hollows in the diagram, Io - in addition, at equal gain, the total antenna height is greater than that of a radiating panel antenna, further causing correlatively problems of compensation of the in-situ diagram. In the case of antennas with a large number of radiating elements, L5 - finally, the cost price is high because of the mechanical complexity, the presence of the 3 dB couplers and the multiplication

des câbles d'alimentation coaxiaux.  coaxial power cables.

Comme on le voit donc, les deux types d'antennes utilisés jusqu'à présent pour les émetteurs de radiodiffusion ou de télévision dans la gamme des ondes décimétriques ne donnent pas entière satisfaction car ils ne permettent pas d'atteindre simultanément les performances tant mécaniques (compacité pour limiter la prise au vent, poids réduit, structure simple à fabriquer) que radioélectriques (omnidirectionnalité du diagramme, possibilité d'accepter une puissance importante)  As can be seen therefore, the two types of antennas used until now for broadcasting or television transmitters in the UHF range are not entirely satisfactory because they do not make it possible simultaneously to achieve both mechanical performance ( compactness to limit the wind load, reduced weight, simple structure to manufacture) than radio (diagram omnidirectionality, ability to accept significant power)

souhaitables.desirable.

La présente invention se propose de résoudre ces inconvénients, en proposant un nouveau type d'antenne qui, tout en présentant d'excellentes propriétés radio-électriques, soit compacte, légère et réalisable à un coût modique grâce à la fois à sa structure mécanique simple (absence de pylonet, notamment) et à la réduction à un minimum des raccordements  The present invention proposes to solve these disadvantages, by proposing a new type of antenna which, while having excellent radioelectric properties, is compact, light and achievable at a modest cost thanks to its simple mechanical structure. (lack of pylonet, in particular) and the reduction to a minimum of connections

en câbles coaxiaux.in coaxial cables.

A cet effet, selon l'invention, l'antenne comporte -un tube support central, vertical, -une pluralité de réseaux rayonnants identiques, régulièrement répartis autour du tube central et formés chacun d'une ligne bifilaire verticale supportant, couplant et alimentant de manière symétrique une pluralité de dipôles horizontaux, régulièrement répartis le long de cette ligne bifilaire, et - un système de distribution de puissance équiphase équipuissance alimentant identiquement et simultanément les réseaux  For this purpose, according to the invention, the antenna comprises -a central, vertical support tube, a plurality of identical radiating networks, regularly distributed around the central tube and each formed of a vertical two-wire line supporting, coupling and feeding of symmetrically a plurality of horizontal dipoles, regularly distributed along this two-wire line, and - a power distribution equiphase system power supply identically and simultaneously supplying the networks

rayonnants à partir d'une ligne d'alimentation coaxiale unique.  radiating from a single coaxial feed line.

Selon un certain nombre de caractéristiques avantageuses: -les réseaux rayonnants sont au nombre de trois; -chaque réseau rayonnant comporte quatre dipôles horizontaux; - les dipôles sont du type demi-onde raccourcie, calculée sur la fréquence centrale de fonctionnement de l'antenne avec un coefficient de raccourcissement de 0,9 environ, la distance entre deux dipôles superposés consécutifs est d'une demi-onde raccourcie, calculée pour la fréquence centrale de fonctionnement de l'antenne avec un coefficient de raccourcissement de 0,85 environ, et la distance des dipôles à l'axe central du système est d'un quart d'onde non raccourci, calculé pour la fréquence -centrale de fonctionnement de l'antenne; -le système de distribution de puissance est entièrement logé à 456 l'intérieur du tube support central; - la ligne bifilaire comporte une moitié inférieure et une moitié supérieure, chacune des ces moitiés étant excitée en un point situé à mi-hauteur par une ligne coaxiale passant à l'intérieur de l'un des conducteurs de la ligne bifilaire, cette ligne étant elle-même reliée au système de distribution de puissance situé dans le tube support central approximativement au niveau du raccordement des deux moitiés de chaque ligne bifilaire - chaque branche du dipôle présente une courbure sensiblement circulaire dont le centre de courbure se situe approximativement  According to a number of advantageous features: the radiating networks are three in number; each radiating network comprises four horizontal dipoles; the dipoles are of the half-wave shortened type, calculated on the central operating frequency of the antenna with a shortening coefficient of about 0.9, the distance between two consecutive superimposed dipoles is a shortened half-wave, calculated for the center operating frequency of the antenna with a shortening coefficient of about 0.85, and the distance of the dipoles to the central axis of the system is one quarter-wave not shortened, calculated for -central frequency operating the antenna; the power distribution system is entirely housed at 456 inside the central support tube; the two-wire line has a lower half and an upper half, each of these halves being excited at a point situated at mid-height by a coaxial line passing inside one of the conductors of the two-wire line, this line being itself connected to the power distribution system located in the central support tube approximately at the connection of the two halves of each two-wire line - each branch of the dipole has a substantially circular curvature whose center of curvature is approximately

sur l'axe central de l'antenne.on the central axis of the antenna.

L'invention a également pour objet un système rayonnant formé d'une pluralité d'antennes de ce type, ces antennes étant superposées et alimentées distinctement par des coaxiaux propres reliés à un répartiteur  The subject of the invention is also a radiating system formed of a plurality of antennas of this type, these antennas being superimposed and supplied distinctly by own coaxials connected to a splitter

commun.common.

De préférence, chaque antenne est alors enfermée dans un radôme  Preferably, each antenna is then enclosed in a radome

étanche, sensiblement cylindrique, autoporteur et superposable.  sealed, substantially cylindrical, self-supporting and stackable.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la  Other features and advantages of the invention will become apparent

lecture de la description détaillée ci-dessous, faite en référence aux  reading of the detailed description below, made with reference to the

dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue perspective d'un ensemble rayonnant constituant l'antenne selon l'invention, - la figure 2 montre une pluralité de ces ensembles rayonnants, superposés et couplés de manière à accroître la puissance rayonnée, l'ensemble étant protégé par un radôme extérieur, -la figure 3 est une coupe selon la ligne III- III de la figure 2, montrant l'ensemble rayonnant de la présente invention vu de dessus, - la figure 4 est une vue en élévation, partiellement en coupe, de l'ensemble rayonnant de la figure 1, - la figure 5 est une vue de face, prise selon la direction V-V de la figure 4, de l'un des trois réseaux rayonnants que comporte cet ensemble rayonnant, - la figure 6 est une vue de dessus, en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 4, montrant le détail de la première section du coaxial d'alimentation du réseau rayonnant, Io - la figure 7 est une vue de face, en coupe, correspondant à la région repérée VII sur la figure 5, montrant plus en détail l'une des deux branches constituant la seconde section de ce coaxial d'alimentation, - la figure 8 est un diagramme en azimut relevé pour une antenne 1&5 selon l'invention, montrant le caractère. omnidirectionnel du diagramme de celle-ci, - la figure 9 et le diagramme en site correspondant à cette même antenne, et - la figure 10 est une comparaison des diagrammes en azimut que l'on aurait pour deux antennes similaires dont l'une comporterait trois réseaux rayonnants à 120 (comme sur les figures 1 à 7), et  attached drawings in which - Figure 1 is a perspective view of a radiating assembly constituting the antenna according to the invention - Figure 2 shows a plurality of these radiating assemblies, superimposed and coupled to increase the radiated power, l assembly being protected by an external radome, FIG. 3 is a section along the line III - III of FIG. 2, showing the radiating assembly of the present invention seen from above, FIG. 4 is an elevational view, partially in section, of the radiating assembly of FIG. 1; FIG. 5 is a front view, taken along the direction VV of FIG. 4, of one of the three radiating networks that this radiating assembly comprises; FIG. 6 is a view from above, in section along the line VI-VI of FIG. 4, showing the detail of the first section of the coaxial supply of the radiating network, Io - FIG. 7 is a front view, in section , corresponding to the region marked VII in FIG 5, showing in greater detail one of the two branches constituting the second section of this supply coaxial, and FIG. 8 is a raised azimuth diagram for an antenna 1 & 5 according to the invention, showing the character. omnidirectional of the diagram thereof, - Figure 9 and the site diagram corresponding to the same antenna, and - Figure 10 is a comparison of the azimuth diagrams that one would have for two similar antennas, one of which would include three radiating networks at 120 (as in FIGS. 1 to 7), and

l'autre quatre réseaux rayonnants à 90 .  the other four radiating networks at 90.

Les mêmes références numériques renvoient, sur toutes les figures, à  The same numerical references refer, in all the figures, to

des éléments semblables.similar elements.

La figure 1 montre la structure générale d'un ensemble rayonnant constituant l'antenne selon l'invention: celui-ci comprend essentiellement un tube support central 100, vertical, pourvu en partie inférieure et en partie supérieure de plaques de fixation, respectivement 110 et 120, permettant d'assembler bout à bout plusieurs tubes supports  FIG. 1 shows the general structure of a radiating assembly constituting the antenna according to the invention: it essentially comprises a vertical central support tube 100, provided in the lower part and in the upper part with fixing plates, respectively 110 and 120, allowing to assemble several support tubes end to end

superposés - et donc une pluralité d'ensembles rayonnants identiques-  superimposed - and thus a plurality of identical radiating sets-

afin d'augmenter la puissance rayonnée totale.  to increase the total radiated power.

Autour de ce tube support sont disposés à 120^ les uns des autres trois réseaux rayonnants identiques 200, comportant chacun une ligne bifilaire 2 verticale à deux conducteurs parallèles 210,210' supportant une pluralité de dipôles horizontaux 220,220' (quatre dans l'exemple représenté)  Around this support tube are arranged at 120 ^ each other three identical radiating networks 200, each having a vertical two-wire two-conductor line 210,210 'supporting a plurality of horizontal dipoles 220,220' (four in the example shown)

régulièrement répartis le long de cette ligne bifilaire.  regularly distributed along this two-wire line.

L'alimentation radioélectrique, qui est amenée en 310 par un câble coaxial arrivant à la base de l'antenne - donc dans une zone qui - perturbera peu le diagramme de rayonnement -, passe (en restant en coaxial) à l'intérieur du tube support 120, puis est distribuée (toujours en coaxial) à chacun des trois réseaux rayonnants en passant à l'intérieur d'un tube horizontal 340, monté à mi-hauteur du tube central 100, qui assure également le maintien mécanique de ces réseaux rayonnants en :30 combinaison avec les bras supports 130,140 en partie haute et en partie basse. Comme on le voit, l'alimentation et la distribution d'énergie radioélectrique sont entièrement internes à la structure de l'antenne, ce qui élimine tout possibilité de perturbation du diagramme du fait de la présence physique de lignes d'alimentation dans le champ de  The radio power supply, which is fed at 310 by a coaxial cable arriving at the base of the antenna - thus in an area which - will disturb little the radiation pattern -, passes (remaining in coaxial) inside the tube 120, then is distributed (still coaxial) to each of the three radiating networks passing inside a horizontal tube 340, mounted at mid-height of the central tube 100, which also ensures the mechanical maintenance of these radiating networks in: combination with the support arms 130, 140 in the upper part and in the lower part. As can be seen, the power supply and the distribution of radioelectric energy are entirely internal to the antenna structure, which eliminates any possibility of disturbance of the diagram due to the physical presence of power lines in the field.

rayonnement, comme dans le cas des antennes de l'art antérieur.  radiation, as in the case of antennas of the prior art.

De façon caractéristique, l'antenne ne comporte pas de panneau réflecteur. Pour augmenter la puissance rayonnée, on peut superposer (figure 2) une pluralité de modules 10 formés chacun d'un ensemble rayonnant 11 semblable à celui illustré sur la figure 1 et alimenté par un coaxial 12 relié à un distributeur en partie basse de l'antenne, et d'un radôme cylindrique de protection 13. L'ensemble est placé au sommet d'un pylône 14, le module supérieur étant fermé par un couvercle 5 et éventuellement surmonté d'un paratonnerre (non représenté), comme cela est bien connu. Le radôme 13 (figures 2 et 3) est un cylindre en polyester armé pourvu à chacune de ses extrémités de collerettes 16,17 destinées à l'assemblage des différents modules superposés, permettant de réaliser ainsi un radôme  Typically, the antenna does not have a reflector panel. To increase the radiated power, it is possible to superimpose (FIG. 2) a plurality of modules 10 each formed of a radiating assembly 11 similar to that illustrated in FIG. 1 and powered by a coaxial 12 connected to a distributor at the bottom of the radiator. antenna, and a cylindrical protective radome 13. The assembly is placed at the top of a pylon 14, the upper module being closed by a cover 5 and possibly surmounted by a lightning rod (not shown), as is well known. The radome 13 (FIGS. 2 and 3) is a reinforced polyester cylinder provided at each of its ends with flanges 16, 17 intended for assembling the various superposed modules, thus making it possible to produce a radome

autoporteur, ce qui en simplifie grandement la réalisation mécanique.  self-supporting, which greatly simplifies the mechanical realization.

L'ensemble du système est bien entendu étanche au ruissellement.  The entire system is of course impervious to runoff.

Les figures 4 à 6 décrivent plus en détail la structure de l'ensemble rayonnant selon l'invention, notamment de l'alimentation des trois  FIGS. 4 to 6 describe in greater detail the structure of the radiating assembly according to the invention, in particular the feeding of the three

réseaux de dipôles.dipole networks.

L'alimentation radioélectrique, raccordée en 310, est amenée jusqu'à mihauteur du tube central 100, à l'intérieur de celui-ci, par une ligne coaxiale 320 (le conducteur de retour étant formé par la paroi même du tube support) comportant une pluralité de sections 321 à 325 de diamètres croissants formant transformateur d'impédance quart d'onde, et maintenus centralement à l'intérieur du tube support 100 par des  The radio power supply, connected at 310, is brought to mid-height of the central tube 100, inside thereof, by a coaxial line 320 (the return conductor being formed by the same wall of the support tube) comprising a plurality of quarter-wave impedance transformer increasing diameter sections 321 to 325, and held centrally within the support tube 100 by

entretoises 326,327.spacers 326,327.

L'alimentation est ensuite distribuée entre les trois réseaux rayonnants par répartition équiphase équipuissance, toujours par une liaison coaxiale. La liaison coaxiale 330,340 alimentant chacun des réseaux rayonnants est constituée (figure 6) d'un conducteur 332, maintenu à l'intérieur d'un tube 341 par des entretoises 333, et dont l'une des extrémités 331 est reliée  The power supply is then distributed between the three radiating networks by distribution equiphase equipuissance, always by a coaxial connection. The coaxial link 330, 340 supplying each of the radiating networks is constituted (FIG. 6) of a conductor 332, held inside a tube 341 by spacers 333, and one of the ends 331 of which is connected

à la ligne commune centrale 320.at the central common line 320.

Ce tube 341 constitue à la fois le conducteur de retour de la ligne coaxiale et un support mécanique reliant le réseau rayonnant au tube support central; à cet effet, ce tube 341 est pourvu à l'une de ses extrémités d'une liaison 342 à une pièce 150 solidaire du tube central, et à son autre extrémité d'une pièce 343 supportant les deux conducteurs 210,210' de la ligne bifilaire, qui s'étendent de part et d'autre de cette pièce 343 (figure 7), et sont constitués de tubes creux en matériau conducteur,  This tube 341 constitutes both the return conductor of the coaxial line and a mechanical support connecting the radiating network to the central support tube; for this purpose, this tube 341 is provided at one of its ends with a connection 342 to a piece 150 integral with the central tube, and at its other end of a piece 343 supporting the two conductors 210,210 'of the two-wire line , which extend on either side of this piece 343 (FIG. 7), and consist of hollow tubes of conductive material,

par exemple fixés par brasure.for example fixed by brazing.

L'âme 332 de la ligne coaxiale est ensuite reliée à un élément répartiteur 334 qui alimente de manière symétrique la branche supérieure et la branche inférieure de l'un des conducteurs (sur les dessins, le conducteur 210') de la ligne bifilaire, l'autre conducteur (le  The web 332 of the coaxial line is then connected to a distribution element 334 which symmetrically feeds the upper branch and the lower branch of one of the conductors (in the drawings, the conductor 210 ') of the two-wire line. other driver (the

conducteur 210) étant relié à la masse commune.  conductor 210) being connected to the common ground.

Pour cela, l'âme du coaxial se prolonge à l'intérieur du conducteur 210 jusqu'à un point 339 situé environ à mi-hauteur de chacune des deux branches supérieure et inférieure (ce point 339, qui sera le point  For this, the soul of the coaxial extends inside the conductor 210 to a point 339 located about halfway up each of the two upper and lower branches (this point 339, which will be the point

d'excitation de la ligne bifilaire, est repéré en P sur les figures 4 et 5).  excitation of the two-wire line, is marked P in Figures 4 and 5).

A cet effet, on prévoit, entre ce point 339 et le répartiteur 334, un 4 conducteur, réalisé en deux sections 335,336 de diamètres croissants de manière à faire office de transformateur d'impédance, ces deux sections  For this purpose, there is provided, between this point 339 and the distributor 334, a 4 conductor, made in two sections 335,336 of increasing diameters so as to act as an impedance transformer, these two sections

étant maintenues à l'intérieur du conducteur 210 par des entretoises 337.  being held inside the conductor 210 by spacers 337.

L'extrémité de la ligne d'alimentation traverse alors le conducteur 210 en 211 pour venir exciter le conducteur 210' en 339 par l'intermédiaire d'une  The end of the supply line then crosses the conductor 210 at 211 to come to excite the conductor 210 'at 339 via a

pièce transversale de raccordement 338.  cross connection piece 338.

Ainsi, comme on peut le voir, l'alimentation est entièrement coaxiale depuis le connecteur d'entrée 310 jusqu'au point d'excitation P, ce système d'alimentation coaxial étant en outre entièrement contenu à l'intérieur de la structure porteuse de l'antenne (qui joue donc un double rôle  Thus, as can be seen, the power supply is entirely coaxial from the input connector 310 to the excitation point P, this coaxial power supply system being furthermore completely contained inside the carrier structure of the antenna (which plays a dual role

mécanique et électrique).mechanical and electrical).

La ligne bifilaire porte une pluralité de dipôles 220,220' qui vont ainsi être alimentés symétriquement et constitue les organes rayonnants  The two-wire line carries a plurality of dipoles 220, 220 'which will thus be fed symmetrically and constitutes the radiating members

proprement dit de l'antenne.proper of the antenna.

Les dipôles 220,220' utilisés sont du type demi-onde raccourcie, calculée sur la fréquence centrale de fonctionnement de l'antenne avec un  The dipoles 220, 220 'used are of the half-wave shortened type, calculated on the central frequency of operation of the antenna with a

coefficient de raccourcissement de 0,9 environ.  shortening coefficient of about 0.9.

La distance entre deux dipôles superposés consécutifs est d'une demi-  The distance between two consecutive superimposed dipoles is one half

onde raccourcie, calculée pour la fréquence centrale de fonctionnement de  shortened wave, calculated for the central operating frequency of

l'antenne avec un coefficient de raccourcissement de 0,85 environ.  the antenna with a shortening coefficient of about 0.85.

La distance des dipôles à l'axe central du système est d'un quart d'onde, non raccourcie, calculée pour la fréquence centrale de fonctionnement de l'antenne. L'impédance ramenée au niveau du point d'excitation P. c'est-àdire du raccordement des lignes bifilaires alimentant les dipôles est de 50 Q, l'alimentation s'effectuant par les lignes coaxiales pour lesquelles on conserve une impédance constante de 50 grâce au système de  The distance from the dipoles to the central axis of the system is one quarter wave, unshortened, calculated for the central operating frequency of the antenna. The impedance brought back to the point of excitation P. that is to say the connection of the two-wire lines supplying the dipoles is 50 Ω, the supply being effected by the coaxial lines for which a constant impedance of 50 is maintained. thanks to the

transformateurs à lignes quart d'onde exposée plus haut.  transformers with quarter-wave lines exposed above.

On notera que les extrémités de la ligne bifilaire correspondent à des noeuds d'intensité, et peuvent donc être mis à la masse directement par les entretoises 130,140, qui assurent en outre le maintien mécanique de l'ensemble. L'ensemble peut être réalisé en tube de cuivre ou d'alliage cuivreux et assemblé par brasure, ce qui en rend la réalisation mécanique  Note that the ends of the two-wire line correspond to intensity nodes, and can be grounded directly by the spacers 130,140, which further ensure the mechanical maintenance of the assembly. The assembly can be made of copper tube or copper alloy and assembled by brazing, which makes the mechanical realization

particulièrement simple.particularly simple.

Du point de vue électrique, l'antenne ainsi constituée se compose donc de quatre couronnes superposées (telles que celles visibles sur la figure 3), formées chacune de trois dipôles placés horizontalement à 120 l'un de l'autre sur les trois côtés d'un triangle équilatéral, et alimentés en phase  From the electrical point of view, the antenna thus constituted thus consists of four superimposed crowns (such as those visible in FIG. 3), each formed of three dipoles placed horizontally at 120 from one another on the three sides of each other. 'an equilateral triangle, and powered in phase

avec une puissance égale.with equal power.

Une telle configuration procure, sans l'aide d'aucun réflecteur, un diagramme quasi-omnidirectionnel, comme on peut le voir sur la figure 8, qui représente un diagramme en azimut relevé pour une antenne comportant un élément tel que celui illustré sur les figures 4 à 7 et que l'on vient de décrire, calculé pour une fréquence centrale de fonctionnement de 520 MHz: comme on peut le constater, le diagramme est omnidirectionnel à 0,9 dB près. La figure 9 montre le relevé du diagramme en site, dont la forme  Such a configuration provides, without the aid of any reflector, a quasi-omnidirectional diagram, as can be seen in FIG. 8, which represents a raised azimuth diagram for an antenna comprising an element such as that illustrated in FIGS. 4 to 7 and just described, calculated for a central operating frequency of 520 MHz: as can be seen, the diagram is omnidirectional to 0.9 dB. Figure 9 shows the survey of the on-site diagram, whose shape

convient tout à fait à une antenne de radiodiffusion ou de télévision.  is very suitable for a radio or television antenna.

En ce qui concerne les performances électriques, on a pu constater que l'antenne permet de rayonner sans dommage une puissance de l'ordre de à 7 kW, cette puissance pouvant bien entendu être multipliée en  As regards the electrical performance, it has been found that the antenna can radiate without damage a power of the order of 7 kW, this power can of course be multiplied in

superposant plusieurs ensembles rayonnants identiques.  superimposing several identical radiating sets.

L'impédance, comme on l'a indiqué plus haut, est de 50 f2, le gain de  The impedance, as indicated above, is 50 f2, the gain of

5 dB est le rapport d'ondes stationnaires moyen de 1,15.  5 dB is the average standing wave ratio of 1.15.

En ce qui concerne les performances mécaniques, pour des antennes fonctionnant dans la bande 460-860 MHz, les ensembles rayonnants sont enfermés dans des radômes de 0,54 m de diamètre et de 1,16 m de haut présentant une surface au vent de 0,63 m2 (à comparer à une surface de prise au vent de l'ordre de 1,35 m2 pour une antenne fonctionnant dans la même gamme, mais réalisée à partir de panneaux d'antenne, comme  With regard to mechanical performance, for antennas operating in the 460-860 MHz band, the radiating assemblies are enclosed in radomes 0.54 m in diameter and 1.16 m in height with a wind surface of 0 , 63 m2 (compared to a wind catch area of about 1.35 m2 for an antenna operating in the same range, but made from antenna panels, as

décrit dans l'introduction de la présente description), et un module  described in the introduction to this description), and a module

complet (radôme plus ensembles rayonnants) à une masse d'environ  complete (radome plus radiant sets) to a mass of about

40 kg (contre 375 kg dans le cas d'une antenne à panneaux).  40 kg (against 375 kg in the case of a panel antenna).

Le choix consistant à grouper des réseaux de dipôles au nombre de trois  The choice of grouping three dipole networks

n'est pas limitatif, mais il est particulièrement avantageux.  is not limiting, but it is particularly advantageous.

En effet, si l'on augmente le nombre de réseaux, les extrémités adjacentes des dipôles d'une même couronne vont se trouver de plus en plus rapprochés, ce qui va augmenter leur couplage mutuel et accentuer  Indeed, if we increase the number of networks, the adjacent ends of the dipoles of the same ring will be closer and closer, which will increase their mutual coupling and accentuate

les creux du diagramme.the hollows of the diagram.

La figure 10 illustre ce phénomène: on y a représenté le diagramme en azimut D4 relévé pour un système à 4 réseaux, à comparer au diagramme D 3 pour le système à trois réseaux faisant l'objet de la présente  FIG. 10 illustrates this phenomenon: it shows the D4 azimuth diagram raised for a system with 4 networks, to be compared with the diagram D 3 for the three-network system that is the subject of the present

description: on constate que les creux maximaux sont maintenant d'au  description: it can be seen that the maximum troughs are now at

moins 2 dB au lieu de 0,9 dB dans l'autre cas.  minus 2 dB instead of 0.9 dB in the other case.

La solution à trois réseaux est donc celle qui donne le diagramme le  The solution to three networks is therefore the one that gives the diagram the

plus homogène.more homogeneous.

Enfin, en variante, on peut optimiser les dipôles en modifiant leur forme: au lieu de les prévoir rectilignes et formant les trois côtés d'un triangle équilatéral exinscrit au cercle passant par les centres des trois lignes bifilaires (configuration de la figure 3), on peut déformer ou courber les dipôles de manière à les rapprocher du contour de ce cercle, ou même leur faire épouser ce contour (forme illustrée en trait interrompu sur la  Finally, in a variant, the dipoles can be optimized by modifying their shape: instead of predicting them rectilinear and forming the three sides of an equilateral triangle exisscribed to the circle passing through the centers of the three two-wire lines (configuration of FIG. 3), it is possible to deform or curve the dipoles so as to bring them closer to the contour of this circle, or even to make them marry this contour (form shown in broken line on the

figure 3).Figure 3).

Cette amélioration permet de réduire les déphasages de rayonnement entre les différents points du dipôle et ainsi de rendre encore plus  This improvement makes it possible to reduce the phase shifts of radiation between the different points of the dipole and thus to make even more

omnidirectionnel le diagramme en azimut.  omnidirectional the azimuth diagram.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Une antenne omnidirectionnelle, notamment pour l'émission de signaux de radio-diffusion ou de télévision dans la bande des ondes décimétriques, caractérisée par: - un tube support central (100), vertical, -une pluralité de réseaux rayonnants (200) identiques, régulièrement répartis autour du tube central et formés chacun d'une ligne bifilaire verticale (210,210') supportant, couplant et alimentant de manière symétrique une pluralité de dipôles horizontaux (220,220') régulièrement répartis le long de cette ligne bifilaire, et -un système de distribution de puissance équiphase équipuissance (320) alimentant identiquement et simultanément les réseaux  1. An omnidirectional antenna, in particular for the transmission of radio-diffusion or television signals in the UHF band, characterized by: - a central support tube (100), vertical, -a plurality of radiating networks (200) identical, uniformly distributed around the central tube and each formed of a vertical two-wire line (210, 210 ') supporting, coupling and symmetrically feeding a plurality of horizontal dipoles (220, 210') regularly distributed along this two-wire line, and -un equiphase equipuissance power distribution system (320) simultaneously supplying the networks simultaneously rayonnants à partir d'une ligne d'alimentation coaxiale unique.  radiating from a single coaxial feed line. 2. L'antenne de la revendication 1, dans laquelle les réseaux rayonnants  2. The antenna of claim 1, wherein the radiating networks (200) sont au nombre de trois.(200) are three in number. 3. L'antenne de l'une des revendications 1 et 2, dans laquelle chaque  3. The antenna of one of claims 1 and 2, wherein each réseau rayonnant (200) comporte quatre dipôles horizontaux (220,220').  radiating network (200) has four horizontal dipoles (220,220 '). 4. L'antenne de l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle les dipôles  4. The antenna of one of claims 1 to 3, wherein the dipoles (220,220') sont du type demi-onde raccourcie, calculée sur la fréquence centrale de fonctionnement de l'antenne avec un coefficient de  (220,220 ') are of the half-wave type shortened, calculated on the central frequency of operation of the antenna with a coefficient of raccourcissement de 0,9 environ.shortening of about 0.9. 5. L'antenne de l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle la distance  The antenna of one of claims 1 to 4, wherein the distance entre deux dipôles (220,220') superposés consécutifs est d'une demi-onde raccourcie, calculée pour la fréquence centrale de fonctionnement de  between two consecutive superimposed dipoles (220,220 ') is a shortened half-wave, calculated for the central operating frequency of l'antenne avec un coefficient de raccourcissement de 0,85 environ.  the antenna with a shortening coefficient of about 0.85. 6. L'antenne de l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle la distance  The antenna of one of claims 1 to 5, wherein the distance des dipôles (220,220') à l'axe central du système est d'un quart d'onde non raccourci, calculé pour la fréquence centrale de fonctionnement de l'antenne.  dipoles (220,220 ') to the central axis of the system is an unshorted quarter-wave, calculated for the central operating frequency of the antenna. 7. L'antenne de l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle le système  The antenna of one of claims 1 to 6, wherein the system de distribution de puissance (320) est entièrement logé à l'intérieur du  power distribution unit (320) is fully housed within the tube support central.central support tube. 8. L'antenne de l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle la ligne  8. The antenna of one of claims 1 to 7, wherein the line bifilaire (210,210') comporte une moitié inférieure et une moitié supérieure, chacune des ces moitiés étant excitée en un point (P) situé à mi-hauteur par une ligne coaxiale (335,336) passant à l'intérieur de l'un (210) des conducteurs de la ligne bifilaire, cette ligne étant elle-même reliée au système de distribution de puissance situé dans le tube support central approximativement au niveau du raccordement des deux moitiés  two-wire (210, 210 ') has a lower half and an upper half, each of these halves being excited at a point (P) situated at mid-height by a coaxial line (335, 366) passing inside one (210) conductors of the two-wire line, which line is itself connected to the power distribution system located in the central support tube approximately at the connection of the two halves de chaque ligne bifilaire.of each two-wire line. 9. L'antenne de l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle chaque  The antenna of one of claims 1 to 7, wherein each branche du dipôle présente une courbure sensiblement circulaire dont le centre de courbure se situe approximativement sur l'axe central de l'antenne.  branch of the dipole has a substantially circular curvature whose center of curvature is approximately on the central axis of the antenna. 10. Un système rayonnant formé d'une pluralité d'antennes (11) selon10. A radiating system formed of a plurality of antennas (11) according to l'une des revendications 1 à 9, ces antennes étant superposées et  one of claims 1 to 9, these antennas being superimposed and alimentées distinctement par des coaxiaux (12) propres reliés à un  separately supplied with clean coaxials (12) connected to a répartiteur commun.common dispatcher. 11il. Le système rayonnant de la revendication 10, dans laquelle chaque antenne (11) est enfermée dans un radôme (13) étanche, sensiblement  11il. The radiating system of claim 10, wherein each antenna (11) is enclosed in a sealed radome (13), substantially cylindrique, autoporteur et superposable.  cylindrical, self-supporting and stackable.