FR3043261A1 - Antenne biconique omnidirectionnelle tres large bande, ensemble antenne cable coaxial la comprenant et ensemble d'emission associe - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet une antenne omnidirectionnelle très large bande, comprenant deux éléments rayonnants (1a, 1b) symétriques par rapport à une plaque de support principale (3), chaque élément rayonnant (1a, 1b) étant constitué par au moins cinq brins rayonnants (2) uniformément espacés s'appuyant sur une surface virtuelle conique, une première face (3a) de la plaque de support principale (3) maintenant l'un des deux éléments rayonnants (1a, 1b) par son extrémité côté sommet de la surface virtuelle conique, une seconde face (3b) opposée à la première face (3a) de la plaque de support principale (3) maintenant l'autre des deux éléments rayonnants (2) par son extrémité côté sommet de la surface virtuelle conique, caractérisée par le fait que les brins rayonnants (2) possèdent une longueur comprise entre 2,2m et 2,8m.
Description
ANTENNE BICONIQUE OMNIDIRECTIONNELLE TRES LARGE BANDE, ENSEMBLE ANTENNE CABLE COAXIAL LA COMPRENANT ET ENSEMBLE D'EMISSION ASSOCIE
La présente invention concerne le domaine des antennes, et porte en particulier sur une antenne biconique omnidirectionnelle très large bande, un ensemble antenne câble coaxial la comprenant et un ensemble d'émission associé.
Pour émettre/recevoir des messages, l'Armée de Terre Française utilise généralement des postes radio de 4eme génération (du type PR4G) travaillant dans la gamme VHF (très hautes fréquences) Guerre (de 30MHz à 88,975MHz) et fonctionnant en évasion de fréquence (avec 300 changements de fréquence à la seconde) . Afin de créer des stations fixes ou des relais, les postes radio de type PR4G sont généralement associés à une antenne de type LA-50 (par exemple l'antenne commercialisée par la société COMROD sous la référence VHF30108VM) qui est un dipôle conçu sur une fréquence d'environ 56MHz, l'antenne de type LA-50 étant généralement installée sur un mât en fibre de verre de 7 mètres et reliée au poste radio de type PR4G à l'aide d'un câble coaxial de type RG-58 ou RG-223.
Bien que l'antenne de type LA-50 présente, sur toute la gamme VHF Guerre, un rayonnement omnidirectionnel dirigé sur l'horizon, ce qui lui permet d'émettre et de recevoir dans toutes les directions, l'antenne de type LA-50 présente un rendement faible sur l'ensemble de la bande VHF Guerre et ne permet ainsi que des communications sur de courtes portées.
Afin d'améliorer le rendement de l'antenne de type LA-50 sur la bande VHF Guerre, une solution consiste à augmenter la hauteur du mât en ajoutant des tubes supplémentaires, par exemple en fibres. Cependant, cette solution peut être dangereuse dans le cas où les tubes supplémentaires sont mal fixés au mât. Malheureusement le gain gagné en hauteur est perdu dans le prolongateur coaxial qui permet de relier l'antenne plus haute au poste radio de type PR4G. L'antenne très large bande biconique, qui a été inventée en 1897 par le physicien britannique Sir Oliver Joseph Lodge, est basée sur le fait qu'un dipôle construit à l'aide d'un fil épais offre une bande passante plus importante que celui construit avec un fil fin, ce concept pouvant être étendu pour obtenir une bande passante encore plus grande en utilisant des conducteurs évasés qui forment une structure en double cône. L'antenne biconique possède une bande passante très importante avec un rayonnement omnidirectionnel dirigé sur l'horizon, ce qui permet des émissions à longue distance. De plus, l'antenne biconique est tout particulièrement destinée aux émissions en évasion de fréquence car elle offre un gain et un diagramme de rayonnement identique sur une large bande. Cependant, il n'existe pas actuellement sur le marché d'antennes biconiques fonctionnant dans la gamme VHF Guerre avec un gain élevé sur toute la gamme VHF Guerre.
La présente invention vise à résoudre les inconvénients de l'état antérieur de la technique, en proposant une antenne biconique omnidirectionnelle très large bande ayant un rendement élevé sur toute la bande de fréquences VHF Guerre, permettant ainsi des communications à beaucoup plus longue distance que lors de l'utilisation d'une antenne de type LA-50.
La présente invention a donc pour objet une antenne biconique omnidirectionnelle très large bande, comprenant deux éléments rayonnants symétriques par rapport à une plaque de support principale en matériau non conducteur disposée entre les deux éléments rayonnants, chaque élément rayonnant étant constitué par au moins cinq brins rayonnants uniformément espacés s'appuyant sur une surface virtuelle conique de telle sorte que chaque brin rayonnant est confondu avec l'une des génératrices de ladite surface virtuelle conique, les brins rayonnants étant disposés de telle sorte que chaque élément rayonnant s'évase depuis une première extrémité fixée à la plaque de support principale, une première face de la plaque de support principale maintenant l'un des deux éléments rayonnants par son extrémité côté sommet de la surface virtuelle conique, une seconde face opposée à la première face de la plaque de support principale maintenant l'autre des deux éléments rayonnants par son extrémité côté sommet de la surface virtuelle conique, caractérisée par le fait que les brins rayonnants possèdent une longueur comprise entre 2,2m et 2,8m.
Dans la présente demande, on entend par très large bande la plage de très hautes fréquences (VHF) Guerre allant de 30MHz à 88,975MHz.
Ainsi, l'antenne est configurée pour émettre des ondes à gain élevé dans toute la plage VHF Guerre, permettant ainsi des communications à longue distance sur cette plage.
Le diagramme de rayonnement de l'antenne biconique sur la bande VHF Guerre reste ainsi omnidirectionnel et dirigé sur l'horizon, avec un gain élevé sur toute la bande.
Lorsque la longueur des brins rayonnants est supérieure à 2,8m, l'antenne perd ses performances en au-dessus de 70MHz De plus, lorsque la longueur des brins rayonnants est inférieure à 2,2m, l'antenne perd son fonctionnement en dessous de 35MHz.
La plaque de support principale est de préférence circulaire, et de préférence en matière plastique.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, les brins rayonnants présentent une longueur de 2,5m.
Ainsi, cette longueur de 2,5m permet un fonctionnement optimal de l'antenne biconique sur toute la plage VHF Guerre.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, chaque élément rayonnant de l'antenne biconique est constitué par huit brins rayonnants uniformément répartis.
Ainsi, cette configuration d'antenne biconique permet de conserver des performances correctes sur toutes hauteurs d'installation et sur tous types de sol.
Il est à noter que lorsque chaque élément rayonnant d'antenne possède moins de 6 brins rayonnants, soit le taux d'onde stationnaire est trop important, soit le diagramme de l'antenne n'est pas identique dans toutes les directions et surtout en bande haute.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'angle d'inclinaison formé par chaque brin rayonnant par rapport à la hauteur de l'élément rayonnant correspondant est compris entre 20° et 45°, de préférence entre 25° et 35°. La hauteur de l'élément rayonnant sera comprise comme étant la hauteur de la surface virtuelle conique sur laquelle s'appuie l'élément rayonnant, à savoir la hauteur du cône correspondant à la surface virtuelle conique.
Lorsque l'antenne possède des brins rayonnants inclinés de moins de 20° par rapport à la hauteur de l'élément rayonnant, l'impédance de l'antenne varie beaucoup trop, impliquant un rapport d'onde stationnaire trop important.
Lorsque l'antenne possède des brins rayonnants inclinés de plus de 45°, le fonctionnement de l'antenne est possible avec des performances moindres mais génère des contraintes mécaniques qui rendent la réalisation moins intéressante.
La largeur globale de l'antenne est ainsi comprise entre 2,20m et 3m.
La hauteur globale de l'antenne est ainsi comprise entre 4,2m et 4,54m.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'antenne comprend en outre un moyen de fixation de mât fixé à la seconde face de la plaque de support principale.
Ainsi, le moyen de fixation de mât permet de fixer l'antenne sur un mât afin de placer l'antenne en hauteur, verticale (hauteur des éléments rayonnants correspondant à la direction verticale).
Le moyen de fixation de mât est de préférence un tube creux fixé sur la seconde face de la plaque de support principale, le tube creux étant configuré pour recevoir à l'intérieur de celui-ci le mât sur lequel l'antenne est installée, des vis de serrage permettant de bloquer en position le mât dans le tube creux.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'antenne comprend en outre un circuit de transformateur d'impédance symétriseur relié aux brins rayonnants et apte à être relié à un émetteur ou un récepteur par l'intermédiaire d'un câble coaxial.
Ainsi, le circuit de transformateur d'impédance symétriseur permet de réaliser une adaptation d'impédance entre l'émetteur et l'antenne tout en obtenant une alimentation d'antenne symétrique reliée aux brins rayonnants.
Le circuit de transformateur d'impédance symétriseur est de préférence inséré dans un boîtier en PVC muni d'une prise coaxiale de type BNC ou N.
Le câble coaxial est de préférence un câble coaxial de type RG-213, mais pourrait également être un câble coaxial de type ECOFLEX (marque enregistrée) 10, M&P BROAD pro 50 commercialisé par la société Messi & Paoloni ou équivalent.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, le circuit de transformateur d'impédance symétriseur est fixé à la première face de la plaque de support principale, la plaque de support principale comprenant un trou central afin de permettre la connexion des brins rayonnants fixés sur la seconde face de la plaque de support principale au circuit de transformateur d'impédance symétriseur.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'antenne comprend en outre des première et seconde plaques de support supplémentaires parallèles à la plaque de support principale et respectivement fixées aux première et seconde faces de la plaque de support principale par l'intermédiaire d'entretoises, le circuit de transformateur d'impédance symétriseur étant fixé sur la première plaque de support supplémentaire et le moyen de fixation de mât étant fixé sur la seconde plaque de support supplémentaire, de telle sorte que le circuit de transformateur d'impédance symétriseur et le moyen de fixation de mât sont fixés à la plaque de support principale par l'intermédiaire respectivement des première et seconde plaques de support supplémentaires.
La première plaque de support supplémentaire comporte de préférence un trou central pour le passage des fils de connexion provenant du circuit de transformateur d'impédance symétriseur vers les brins rayonnants.
Ainsi, les entretoises, de préférence de 10mm de longueur, permettent le passage des fils de connexion entre le circuit de transformateur d'impédance symétriseur et les brins rayonnants.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, chaque brin rayonnant est fixé à la plaque de support principale par l'intermédiaire d'un support articulé maintenant ledit brin rayonnant en position.
Ainsi, le support articulé permet de régler manuellement l'inclinaison du brin rayonnant correspondant. Le support articulé est dans un matériau non conducteur.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, une plaque métallique conductrice est disposée sur chaque face de la plaque de support principale, ladite plaque métallique conductrice étant reliée aux brins rayonnants fixés sur la face correspondante de la plaque de support principale et au circuit de transformateur d'impédance symétriseur par l'intermédiaire de fils de connexion.
Les plaques métalliques conductrices sont de préférence des plaques en zinc.
Les plaques métalliques conductrices sont de préférence des disques de diamètre de 12cm espacés de 2cm.
Ainsi, les deux plaques métalliques conductrices permettent d'assurer une alimentation optimale des deux ensembles de brins rayonnants, chaque plaque métallique conductrice permettant de relier ensemble tous les brins rayonnants fixés sur la face correspondante de la plaque de support principale, les brins rayonnants étant reliés à la plaque métallique conductrice par des fils de connexion, et la plaque métallique conductrice étant reliée au circuit de transformateur d'impédance symétriseur par un fil de connexion.
Ainsi, la même distance est parcourue par le signal vers les brins rayonnants, sans occasionner de déphasage au sein des brins rayonnants.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, le circuit de transformateur d'impédance symétriseur possède une entrée asymétrique côté primaire et une sortie symétrique côté secondaire.
Ainsi, ce type de circuit de transformateur est peu sensible au bruit électromagnétique environnant et permet tous les rapports de transformation possibles.
Le circuit de transformateur d'impédance symétriseur est de préférence configuré pour réaliser une transformation d'impédance 50Ω vers 112Ω.
Le circuit de transformateur d'impédance symétriseur comprend de préférence un tore en ferrite, la forme de tore étant appropriée pour une utilisation large bande, et le tore en ferrite offrant une bande passante beaucoup plus importante que le tore en poudre de fer.
Le primaire du circuit de transformateur est disposé côté émetteur et le secondaire du circuit de transformateur est disposé côté antenne.
Le point milieu du secondaire est de préférence relié à la masse afin d'éliminer les courants statiques pouvant s'accumuler dans l'antenne.
Le primaire et le secondaire sont de préférence entremêlés afin de limiter les pertes de transmission entre l'antenne et le poste radio.
Le circuit de transformateur comporte de préférence quatre tours de spire au primaire et six tours de spire au secondaire.
Ainsi, le circuit de transformateur est linéaire sur la bande VHF Guerre.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, le circuit de transformateur d'impédance symétriseur comprend en outre un condensateur en série en entrée de celui-ci.
Ainsi, le condensateur permet de limiter l'effet inductif du circuit de transformateur.
Le condensateur a par exemple une valeur de 150pF.
La présente invention a également pour objet un ensemble antenne câble coaxial comprenant une antenne biconique omnidirectionnelle très large bande telle que définie ci-dessus et un câble coaxial, le câble coaxial étant configuré pour relier le circuit de transformateur d'impédance symétriseur de l'antenne biconique à un émetteur, un ensemble de ferrites étant disposé sur chaque extrémité du câble coaxial.
Le câble coaxial reçoit sur son blindage extérieur tous types de rayonnements électromagnétiques générant un bruit pouvant perturber la réception. Les deux ensembles de ferrites permettent de supprimer la génération de ce bruit. De plus, elles permettent surtout de supprimer le rayonnement du câble coaxial lors de l'émission.
Chaque ensemble de ferrites comprend de préférence six ferrites, afin d'obtenir une atténuation de l'ordre du kilo ohms, soit environ de -20dB. Elles sont placées à 2,5m de l'antenne et au plus près du poste.
La présente invention a en outre pour objet un ensemble d'émission comprenant une antenne biconique omnidirectionnelle très large bande telle que définie ci-dessus ou un ensemble antenne câble coaxial tel que défini ci-dessus et un mât vertical à l'extrémité duquel est installée verticalement ladite antenne biconique ou ledit ensemble antenne câble coaxial.
Ainsi, le mât permet d'augmenter la hauteur de l'antenne afin d'améliorer la transmission.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, le mât vertical est télescopique.
Lors de l'installation de l'antenne, le poids de l'antenne rend son installation compliquée. Le mât télescopique permet de limiter le temps d'installation, de supprimer les risques de chute d'antenne lors de l'installation, et d'augmenter la hauteur de l'antenne (généralement comprise entre 7m et 12m).
Le mât télescopique offre également l'avantage de permettre à un seul opérateur de pouvoir monter ou descendre l'antenne.
De plus, lors de fortes rafales de vent, la longueur de mât peut être raccourcie facilement sans rompre les communications.
Au moins un jeu de trois haubans peut être installé sur le mât afin de le soutenir. Deux jeux de trois haubans sont de préférence installés sur le mât télescopique, à savoir un jeu de trois haubans installés au sommet du mât et un jeu de trois haubans installés au centre du mât dans sa position déployée.
Il est à noter qu'une hauteur de mât supérieure ou égale à 10m permet d'atténuer fortement l'effet de sol sur les bandes basses.
Pour mieux illustrer l'objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre illustratif et non limitatif, un mode de réalisation préféré, avec référence aux dessins annexés.
Sur ces dessins : - la Figure 1 est une vue en perspective d'une antenne biconique selon la présente invention ; - la Figure 2 est une vue de face de l'antenne biconique de la Figure 1 ; - la Figure 3 est une vue schématique d'un ensemble antenne câble coaxial selon la présente invention ; - la Figure 4 est une vue en perspective d'un ensemble d'émission selon la présente invention ; et - la Figure 5 est une vue schématique du circuit de transformateur d'impédance symétriseur de l'antenne biconique selon la présente invention.
Si l'on se réfère aux Figures 1 et 2, on peut voir qu'il y est représenté une antenne biconique omnidirectionnelle très large bande 1 selon la présente invention. L'antenne biconique omnidirectionnelle très large bande 1 comprend deux éléments rayonnants désignés pour plus de commodité dans la description détaillée ci-après cônes de rayonnement la et lb.
Chaque cône la, lb de l'antenne biconique 1 est constitué par huit brins rayonnants 2 uniformément répartis. Chaque brin rayonnant 2 représente une génératrice d'une surface virtuelle conique représentant en volume du cône de rayonnement respectif la, lb.
Ainsi, cette configuration d'antenne biconique 1 permet de conserver des performances correctes sur toutes hauteurs d'installation et sur tous types de sol.
Il est à noter que les cônes la et lb pourraient également être constitués par au moins cinq brins rayonnants 2, sans s'écarter du cadre de la présente invention. Cependant, lorsque chaque cône la, lb d'antenne 1 possède moins de six brins rayonnants 2, soit le taux d'onde stationnaire est trop important, soit le diagramme de l'antenne 1 n'est pas identique dans toutes les directions et surtout en bande haute.
Il est à noter que sur les Figures 1 et 2, les brins rayonnant 2 d'un cône de rayonnement la, lb sont disposés de manière strictement symétrique, mais que la principale contrainte est le même nombre de brins rayonnants 2 pour chaque cône de rayonnement la, lb, les brins rayonnants pouvant être décalés entre les deux cônes de rayonnement la, lb. L'antenne biconique 1 comprend en outre une plaque de support principale 3 en matériau non conducteur disposée entre les deux cônes la et lb de l'antenne biconique 1 dans un plan perpendiculaire aux hauteurs des deux cônes la et lb.
Les brins rayonnants 2 du cône la sont disposés sur la face supérieure 3a de la plaque de support principale 3, et les brins rayonnants 2 du cône lb sont disposés sur la face inférieure 3b de la plaque de support principale 3.
Les brins rayonnants 2 possèdent une longueur comprise entre 2,2m et 2,8m, de préférence égale à 2,5m.
Il est à noter que les brins rayonnants 2 n'ont pas été représentés en totalité aux Figures 1 et 2 afin de ne pas surcharger les dessins.
En outre, le brin rayonnant avant du cône lb n'a pas été représenté à la Figure 2 afin de faciliter la compréhension du lecteur.
On entend par très large bande la plage de très hautes fréquences (VHF) Guerre allant de 30MHz à 88,975MHz.
Ainsi, l'antenne biconique 1 est configurée pour émettre des ondes à gain élevé dans toute la plage VHF Guerre, permettant ainsi des communications à longue distance sur cette plage.
Le diagramme de rayonnement de l'antenne biconique 1 sur la bande VHF Guerre reste ainsi omnidirectionnel et dirigé sur l'horizon, avec un gain élevé sur toute la bande.
Il est à noter que lorsque la longueur des brins rayonnants 2 est supérieure à 2,8m, l'antenne 1 perd son fonctionnement en bande haute et, lorsque la longueur des brins rayonnants 2 est inférieure à 2,2m, l'antenne 1 perd son fonctionnement en bande basse.
Ainsi, la longueur de 2,5m des brins rayonnants 2 permet un fonctionnement optimal de l'antenne biconique 1 sur toute la plage VHF Guerre.
Les brins rayonnants 2 sont des brins métalliques, de préférence en cuivre.
La plaque de support principale 3 est circulaire et en matière plastique.
La plaque de support principale 3 pourrait également être en une forme quelconque et en un matériau non conducteur quelconque, sans s'écarter du cadre de la présente invention. L'angle d'inclinaison formé par chaque brin rayonnant 2 par rapport à la hauteur du cône correspondant la ou lb est égal à 30°.
Il est à noter que cet angle d'inclinaison pourrait également être compris entre 20° et 45°, de préférence entre 25° et 35°, sans s'écarter du cadre de la présente invention. Tous les brins rayonnants 2 ont de préférence la même inclinaison par rapport à la verticale, lorsque l'antenne 1 est en position d'utilisation, verticale.
En effet, lorsque l'antenne 1 possède des brins rayonnants 2 inclinés de moins de 20° par rapport à la hauteur de cône la ou lb, l'impédance de l'antenne 1 varie beaucoup trop, impliquant un rapport d'onde stationnaire trop important, et lorsque l'antenne 1 possède des brins rayonnants 2 inclinés de plus de 45°, le fonctionnement de l'antenne 1 est possible avec des performances moindres mais génère des contraintes mécaniques rendant la réalisation non intéressante.
La largeur globale de l'antenne 1 est ainsi comprise entre 2,20m et 3m, et la hauteur globale de l'antenne 1 est comprise entre 4,2m et 4,54m.
Chaque brin rayonnant 2 est fixé à la plaque de support principale 3 par l'intermédiaire d'un support articulé 4 maintenant ledit brin rayonnant 2 en position.
Ainsi, le support articulé 4 permet de régler manuellement l'angle d'inclinaison du brin rayonnant 2 correspondant.
Chaque support articulé 4 comprend une base 4a fixée sur la plaque de support principale 3 par des vis 4b et un bras 4c articulé sur la base 4a dans lequel un brin rayonnant 2 est inséré, une vis de serrage 4d sur le bras articulé 4c permettant de bloquer ledit brin rayonnant 2 en position. L'antenne 1 comprend en outre des première 6 et seconde 7 plaques de support supplémentaires parallèles à la plaque de support principale 3 et respectivement fixées aux faces supérieure 3a et inférieure 3b de la plaque de support principale 3 par l'intermédiaire d'entretoises 8. L'antenne 1 comprend en outre un circuit de transformateur d'impédance symétriseur 9 (non représenté à la Figure 1) relié aux brins rayonnants 2 et apte à être relié à un émetteur par l'intermédiaire d'un câble coaxial.
Ainsi, le circuit de transformateur d'impédance symétriseur 9 permet de réaliser une adaptation d'impédance entre l'émetteur et l'antenne 1 tout en obtenant une alimentation d'antenne symétrique reliée aux brins rayonnants 2 .
Le circuit de transformateur d'impédance symétriseur 9 est de préférence inséré dans un boîtier en PVC muni d'une prise coaxiale de type BNC ou N.
Le câble coaxial reliant l'antenne 1 à l'émetteur est de préférence un câble coaxial de type RG-213, mais pourrait également être, par exemple, un câble coaxial de type ECOFLEX (marque enregistrée) 10, M&P BROAD pro 50 commercialisé par la société Messi & Paoloni ou équivalent.
Le circuit de transformateur d'impédance symétriseur 9 est fixé sur la première plaque de support supplémentaire 6 .
La première plaque de support supplémentaire 6 comporte un trou central 6a pour le passage de fils de connexion 10 vers le circuit de transformateur d'impédance symétriseur 9 depuis les brins rayonnants 2.
Ainsi, les entretoises 8, de préférence de 10mm de longueur, permettent le passage des fils de connexion 10 entre le circuit de transformateur d'impédance symétriseur 9 et les brins rayonnants 2. L'antenne 1 comprend en outre un moyen de fixation de mât 11 fixé sur la seconde plaque de support supplémentaire 7.
Ainsi, le moyen de fixation de mât 11 permet de fixer l'antenne 1 sur l'extrémité d'un mât afin de placer l'antenne 1 en hauteur.
Le moyen de fixation de mât 11 est un tube creux configuré pour recevoir à l'intérieur de celui-ci le mât sur lequel l'antenne 1 est installée, une vis de serrage lia permettant de bloquer en position le mât dans le tube creux.
La plaque de support principale 3 comprend un trou central (non représenté aux Figures 1 et 2) afin de permettre la connexion des brins rayonnants 2 fixés sur la face inférieure 3b de la plaque de support principale 3 au circuit de transformateur d'impédance symétriseur 9.
Une plaque métallique conductrice 12 est disposée sur chaque face 3a, 3b de la plaque de support principale 3, ladite plaque métallique conductrice 12 étant reliée aux brins rayonnants 2 fixés sur la face correspondante de la plaque de support principale 3 et au circuit de transformateur d'impédance symétriseur 9.
Les plaques métalliques conductrices 12 sont, de préférence, des plaques en zinc.
Les plaques métalliques conductrices 12 sont, de préférence, des disques de diamètre de 12cm espacés de 2cm.
Ainsi, les deux plaques métalliques conductrices 12 permettent d'assurer une alimentation optimale des deux ensembles de brins rayonnants 2, chaque plaque métallique conductrice 12 permettant de relier ensemble tous les brins rayonnants 2 fixés sur la face correspondante de la plaque de support principale 3, les brins rayonnants 2 étant reliés à la plaque métallique conductrice 12 par des fils de connexion, et la plaque métallique conductrice 12 étant reliée au circuit de transformateur d'impédance symétriseur 9 par les fils de connexion 10.
Ainsi, la même distance est parcourue par le signal vers les brins rayonnants 2, sans occasionner de déphasage au sein des brins rayonnants 2.
Si l'on se réfère à la Figure 3, on peut voir qu'il y est représenté un ensemble antenne câble coaxial 13 selon la présente invention. L'ensemble antenne câble coaxial 13 comprend une antenne biconique omnidirectionnelle très large bande 1 telle que définie ci-dessus et un câble coaxial 14.
Le câble coaxial 14 est configuré pour relier le circuit de transformateur d'impédance symétriseur 9 de l'antenne biconique 1 à un émetteur 15. L'émetteur 15 peut par exemple être un poste radio de 4eme génération (PR4G) .
Un ensemble de quatre ferrites 16 est disposé sur chaque extrémité du câble coaxial 14.
Les deux ensembles de six ferrites 16 permettent d'atténuer la génération d'un bruit sur le blindage du câble coaxial 14 en réception, et de réduire le rayonnement du câble coaxial en émission.
Il est à noter que chaque ensemble de ferrites 16 pourrait comprendre un nombre quelconque de ferrites, sans s'écarter du cadre de la présente invention.
Si l'on se réfère à la Figure 4, on peut voir qu'il y est représenté un ensemble d'émission 17 selon la présente invention. L'ensemble d'émission 17 comprend une antenne biconique omnidirectionnelle très large bande 1 telle que définie ci-dessus et un mât vertical 18 à l'extrémité duquel est installée verticalement ladite antenne biconique 1.
Il est à noter que l'ensemble d'émission 17 pourrait également comprendre un ensemble antenne câble coaxial 13 à la place de l'antenne biconique omnidirectionnelle très large bande 1, sans s'écarter du cadre de la présente invention.
Ainsi, le mât 18 permet d'augmenter la hauteur de l'antenne 1 afin d'améliorer la transmission.
Le mât 18 est fixé au sol par l'intermédiaire d'une base 18a à trois branches.
Le mât vertical 18 est de préférence télescopique.
Ainsi, le mât 18 télescopique permet de limiter le temps d'installation, de supprimer les risques de chute d'antenne 1 lors de l'installation, et d'augmenter la hauteur de l'antenne 1 (généralement comprise entre 7m et 12m) .
Le mât 18 télescopique offre également l'avantage à un seul opérateur de pouvoir monter ou descendre l'antenne 1.
De plus, lors de fortes rafales de vent, la longueur de mât 18 télescopique peut être raccourcie facilement sans rompre les communications.
Deux jeux de trois haubans 19a et 19b sont installés sur le mât 18 afin de le maintenir en position verticale, l'un 19a des haubans étant installé au sommet du mât 18 et l'autre 19b des haubans étant installé au centre du mât dans sa position déployée. L'ensemble d'émission 17 pourrait ne pas comprendre de hauban, sans s'écarter du cadre de la présente invention.
Il est à noter qu'une hauteur de mât 18 supérieure ou égale à 10m permet d'atténuer fortement l'effet de sol sur les bandes basses.
Si l'on se réfère à la Figure 5, on peut voir qu'il y est représenté le schéma électronique du circuit de transformateur d'impédance symétriseur 9 de l'antenne biconique 1 selon la présente invention.
Le circuit de transformateur d'impédance symétriseur 9 possède une entrée asymétrique 20 côté primaire 21 et une sortie symétrique 22 côté secondaire 23.
Ainsi, ce type de circuit de transformateur est peu sensible au bruit électromagnétique environnant et permet tous les rapports de transformation possibles.
Le circuit de transformateur d'impédance symétriseur 9 est de préférence configuré pour réaliser une transformation d'impédance 50Ω vers 112Ω.
Le circuit de transformateur d'impédance symétriseur 9 comprend de préférence un tore en ferrite, la forme de tore étant appropriée pour une utilisation large bande, et le tore en ferrite offrant une bande passante beaucoup plus importante que le tore en poudre de fer.
Le primaire 21 du circuit de transformateur 9 est disposé côté émetteur 15 et le secondaire 23 du circuit de transformateur 9 est disposé côté antenne 1. L'entrée asymétrique 20 est reliée à l'émetteur 15 par l'intermédiaire du câble coaxial 14 et la sortie symétrique 22 est reliée aux brins rayonnants 2 de l'antenne biconique 1 par l'intermédiaire des fils de connexion 10 et des plaques métalliques conductrices 12.
Le point milieu 23a du secondaire 23 est de préférence relié à la masse afin d'éliminer les courants statiques pouvant s'accumuler dans l'antenne 1.
Le primaire 21 et le secondaire 23 sont de préférence entremêlés sur le tore afin de limiter les pertes de transmission entre l'antenne 1 et l'émetteur 15.
Le circuit de transformateur 9 comporte de préférence quatre tours de spire au primaire 21 et six tours de spire au secondaire 23.
Ainsi, le circuit de transformateur 9 est linéaire sur la bande VHF Guerre.
Le circuit de transformateur d'impédance symétriseur 9 pourrait également comprendre un condensateur en série (non représenté à la Figure 5) en entrée 20 de celui-ci, sans s'écarter du cadre de la présente invention, le condensateur permettant de limiter l'effet inductif du circuit de transformateur 9, le condensateur ayant par exemple une valeur de 150pF.
Claims (15)
- REVENDICATIONS1 - Antenne biconique omnidirectionnelle très large bande, comprenant deux éléments rayonnants (la, lb) symétriques par rapport à une plaque de support principale (3) en matériau non conducteur disposée entre les deux éléments rayonnants (la, lb), chaque élément rayonnant (la, lb) étant constitué par au moins cinq brins rayonnants (2) uniformément espacés s'appuyant sur une surface virtuelle conique de telle sorte que chaque brin rayonnant (2) est confondu avec l'une des génératrices de ladite surface virtuelle conique, les brins rayonnants (2) étant disposés de telle sorte que chaque élément rayonnant (la, lb) s'évase depuis une première extrémité fixée à la plaque de support principale (3), une première face (3a) de la plaque de support principale (3) maintenant l'un des deux éléments rayonnants (la, lb) par son extrémité côté sommet de la surface virtuelle conique, une seconde face (3b) opposée à la première face (3a) de la plaque de support principale (3) maintenant l'autre des deux éléments rayonnants (2) par son extrémité côté sommet de la surface virtuelle conique, caractérisée par le fait que les brins rayonnants (2) possèdent une longueur comprise entre 2,2m et 2,8m.
- 2 - Antenne biconique omnidirectionnelle très large bande (1) selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les brins rayonnants (2) présentent une longueur de 2,5m.
- 3 - Antenne biconique omnidirectionnelle très large bande (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée par le fait que chaque élément rayonnant (la, lb) de l'antenne biconique (1) est constitué par huit brins rayonnants (2) uniformément répartis.
- 4 - Antenne biconique omnidirectionnelle très large bande {1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que l'angle d'inclinaison formé par chaque brin rayonnant (2) par rapport à la hauteur de l'élément rayonnant (la, lb) correspondant est compris entre 20° et 45°, de préférence entre 25° et 35°.
- 5 - Antenne biconique omnidirectionnelle très large bande (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que l'antenne (1) comprend en outre un moyen de fixation de mât (11) fixé à la seconde face (3b) de la plaque de support principale (3).
- 6 - Antenne biconique omnidirectionnelle très large bande (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que l'antenne (1) comprend en outre un circuit de transformateur d'impédance symétriseur (9) relié aux brins rayonnants (2) et apte à être relié à un émetteur (15) ou un récepteur par l'intermédiaire d'un câble coaxial (14).
- 7 - Antenne biconique omnidirectionnelle très large bande (1) selon la revendication 6, caractérisée par le fait que le circuit de transformateur d'impédance symétriseur (9) est fixé à la première face (3a) de la plaque de support principale (3), la plaque de support principale (3) comprenant un trou central afin de permettre la connexion des brins rayonnants (2) fixés sur la seconde face (3b) de la plaque de support principale (3) au circuit de transformateur d'impédance symétriseur (9).
- 8 - Antenne biconique omnidirectionnelle très large bande (1) selon l'une des revendications 6 ou 7 prise en dépendance de la revendication 5, caractérisée par le fait que l'antenne (1) comprend en outre des première et seconde plaques de support supplémentaires (6, 7) parallèles à la plaque de support principale (3) et respectivement fixées aux première et seconde faces (3a, 3b) de la plaque de support principale (3) par l'intermédiaire d'entretoises (8), le circuit de transformateur d'impédance symétriseur (9) étant fixé sur la première plaque de support supplémentaire (6) et le moyen de fixation de mât (11) étant fixé sur la seconde plaque de support supplémentaire (7), de telle sorte que le circuit de transformateur d'impédance symétriseur (9) et le moyen de fixation de mât (11) sont fixés à la plaque de support principale (3) par l'intermédiaire respectivement des première et seconde plaques de support supplémentaires (6, 7).
- 9 - Antenne biconique omnidirectionnelle très large bande (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que chaque brin rayonnant (2) est fixé à la plaque de support principale (3) par l'intermédiaire d'un support articulé (4) maintenant ledit brin rayonnant (2) en position.
- 10 - Antenne biconique omnidirectionnelle très large bande (1) selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisée par le fait qu'une plaque métallique conductrice (12) est disposée sur chaque face (3a, 3b) de la plaque de support principale (3), ladite plaque métallique conductrice (12) étant reliée aux brins rayonnants (2) fixés sur la face (3a, 3b) correspondante de la plaque de support principale (3) et au circuit de transformateur d'impédance symétriseur (9) par l'intermédiaire de fils de connexion (10).
- 11 - Antenne biconique omnidirectionnelle très large bande (1) selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisée par le fait que le circuit de transformateur d'impédance symétriseur (9) possède une entrée asymétrique (20) côté primaire (21) et une sortie symétrique (22) côté secondaire (23).
- 12 - Antenne biconique omnidirectionnelle très large bande (1) selon la revendication 11, caractérisée par le fait que le circuit de transformateur d'impédance symétriseur (9) comprend en outre un condensateur en série en entrée (20) de celui-ci.
- 13 - Ensemble antenne câble coaxial (13) comprenant une antenne biconique omnidirectionnelle très large bande (1) selon l'une des revendications 6 à 12 et un câble coaxial (14), le câble coaxial (14) étant configuré pour relier le circuit de transformateur d'impédance symétriseur (9) de l'antenne biconique (1) à un émetteur (15), un ensemble de ferrites (16) étant disposé sur chaque extrémité du câble coaxial (14).
- 14 - Ensemble d'émission (17) comprenant une antenne biconique omnidirectionnelle très large bande (1) selon l'une des revendications 1 à 12 ou un ensemble antenne câble coaxial (13) selon la revendication 13 et un mât vertical (18) à l'extrémité duquel est installée verticalement ladite antenne biconique (1) ou ledit ensemble antenne câble coaxial (13).
- 15 - Ensemble d'émission (17) selon la revendication 14, caractérisé par le fait que le mât vertical (18) est télescopique.
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| WARREN L. STUTZMAN, GARY A. THIELE: "Antenna Theory and Design", 1 January 1998, JOHN WILEY & SONS, USA, ISBN: 0-471-02590-9, pages: 242 - 244, XP002760927 * |
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