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"PERFECTIONNEMENTS RELATIFS AUX SYSTEMES D'ANTENNE
EN USAGE EN TELEGRAPHIE ET EN TELEPHONIE SANS FIL" par la Société MARCONI'S WIRELESS TELEGRAPH COMPANY LIMITED, Marconi Ho use, Strand, LONDRES.
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Faisant l'objet d'une première demande de brevet déposée en Grande-Bretagne le 8 septembre 1926, sous le N 22.142, au nom de Charles Samuel FRANKLIN et dont la susdite Société est l'ayant-droit.
La présente invention se rapporte à des systèmes d'antennes en usage en télégraphie et en téléphonie sans fil et trouve particulièrement son application dans les aériens destinés à travailler en ondes courtes.
Dans le but de faire comprendre plus facilement l'invnetion, on fera d'abord l'exposé de certains phénomènes qui se produisent lorsqu'une tension alternative, de forme sinusoïdale simple, est appliquée à l'une des extrémités du fil, l'autre
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extrémité étant isolée.
Il est bien entendu que la description suivante des phéno- mènes est donnée purement à titre documentaire, et que, bien qu'elle soit en réalité exacte, l'invention ne dépend d'aucu- ne wanière da son exactitude absolue.
Lorsqu'un fil de longueur inférieure à un quart de lon- gueur d'onde, isolé à. une extrémité, a une tension alternative de forme sinusoïdale simple appliquée à l'autre extrémité, ce fil peut être considéré comme équivalent à une capacité en sé- rie avec une résistance disposée aux bornes de la source de la tension appliquée, la valeur de la capacité et de la résistance étant fonction de la longueur du fil et des circonstances loca- les. Si le fil a une longueur substantiellement égale à un quart de longueur d'onde, il devient équivalent à une résistan- ce simple connectée aux bornes de la source de tension et dont la valeur dépend, entre autres,de la résistance de rayonnement et des circonstances locales.
Cette valeur de la résistance peut facilement être beaucoup plus faible que l'impédance offer- te par le fil à l'oscillation, impédance exprimée par ÚL/C (les symboles usuels ont été employés).
Si la longueur du fil est comprise entre un quart et une demi-longueur d'onde, le fil peut être considéré comme équiva- lent à une inductance en série avec' une résistance disposée aux bornes de la source de courant, la valeur de la résistance aug- mentant avec la longueur du fil. Lorsque la longueur du fil devient substantiellement égale à une demi longueur d'onde, elle devient à nouveau équivalente à une résistance simple dis- posée aux bornes de la source de tension, la valeur de la dite résistance étant de nouveau déterminée par la résistance de rayonnement du fil et par les circonstances locales. Dans ce cas la valeur de la résistance sera généralement beaucoup plus élevée que l'impédance IL ) du fil.
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Four des longueurs compresses enivre une demi et trois quarts de longueur d'onde, le fil est de nouveau équivalent à une capacité.on série avec une résistance disposée aux bornes dela souce de la tension, et pour les longueurs comprises entre trois quarts et une longueur d'onde, le fil devient équi valent à une inductance en série avec une résistance.
En génénal, pour les valeurs d'un quart, trois quarts, cinq quarts, etc... de longueur d'onde, le fil peut être con- sidérécome équivalent à une réai tance inférieure à l'impé- dance ( ÚL) du fil, et, pour les valeurs une déni, une et une et demi longueur d'onde, le fil devient équivalent à une résis- tance supérieure à l'impédance ( FIL) du fil. A mesure que la
C longueur dufil augmente, la valeur de la résistance approche graduel! de celle de l'impédance, du fil.
Si le fil est mis à la terre à l'extrémité la plus éloignée, il devient équi- valent à une série de ré sistances de valeur élevée pour les valeurs des longueurs égales à un quart, trois quarts, cinq quarts etc.. de 'longueur d'onde, et à une série de résistan- ces de faible résistance pourlles longueurs égales à une demi, une et une et deni longueur d' onde.
Ces variations de la résistance effective sont présentées par la courbure de la figure 1 dont les ordonnées représentent la résistance effective menurée en ohms d'un fil ayant une impédance (L/C) approximativement de 400 aluns et excité sur une longueur d'onde de 86 pieds. Les abscisses représentent la longueuredu fil en piedsiet comme on s'en rendra compte, la résistance effective varie entre les valeurs faibles de l'or- dre de 50 ohms pour un quart, trois quarts, cinq quarts de longueur d'onde et des valeurs de l'ordre de 1000 ohms ou plus pour leslongueurs d'une demi, d'une et une et demi... longueur d'onde.
Conformément à la présente invention, on insère en un point quelconque de l'antenne où la résistance apparente est
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égale "à ou plus faible que l'impédance ( %-j1 ) ). une résistance
C d'une valeur telle que la résistance totale en devient égale à
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l' iL}:;?é-im1ce, et une inductance ou une capacité de valeur uelle qu'elle neutralise l'iupédaëoo inductive ou la cal.oital1ce e2'= feotive du fil.
On a trouvé que lorsqu'on insère une?oreille résistance et ou une réac tance dans l'antenne, quelle que soif la longueur
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";'3 l'antenne eirorele point où l'insertion BU fait et la sourore de 'û.'.ia.S10ît, l'antienne aeviont équivalente en l:î:Z°}j'j, voisin #.'3 1. sartre a. une " . J,. , 81; l'irjpéaance, pourvu évi- '.....) ;3 Qnr:eo lme res1s #.ne09é:P.Le a UJ.J8c.m'lOe, :ou:::vu eVl- ùe. Lient que le.3 constantes de la dite antenne ne soient pas SU-i;'3"ü::1:.ielle::Jent affectées par des circonstances locales.
Dans ;.ne pareille disposition, l'énergie se propage 1.0 long ":''L::il....:;j!11ÜJ la source do tension Jusqu'au point (L'Ü1rWr- tion :le la résistance et ou de la PIC E3 v est su1mtf;.n- tiellement Go;1pld'31eÍl"t absorbée par la résistance et par le rayonnement de la partie du fil qui se trouve au-delà, et dans toute résistance dans cette partie, de telle façon qu'aucune
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r3::o,;:lQl1 ne reproduit sU.K3tantie11enent le long du fil.
Il- 33Mbl' bien, û'éi.ytB..i cela, que l'énergie fournie se dissipe de 3 façons différentes. Tout d'abord une certaine quantité est
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rayoïrnéo jjx la portion du fil comprise oir,re la source et le poùro u' L1Gert.i011 de la réactance et/ou de la résistance. En second lieu, une certaine portion est absorbée par la résistran- ce. En troisisème lieu, le reste de l'énergie se dissipe en
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rayonnement dans la partie du fil située au-delà.
On peut faire varier dans une large mesure le rapport des quantités d'énergie Ainsi dissipées en agissant sur les longueurs rela- tives du fil, avant et après lepoint d'insertion de la réac- tance et/ou de la résistance de compensation.
Si le point d'insertion est choisi de telle facon que la résistance équivalente apparente en ce point est égale à l'in- pédace dufil, il suffit alors d'insérer uniquement une ca- pacité ou une inductance de telle façon qu'il n'y ait pas dis- sipation d'énergie dans une résistance si ce n'est dans la ré-
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sis tance du fil lui-même
L'invention peut être utilisée de deux façons générales:
En premier lieu, la partie située au-delà du point d'in- sertion de l'élément de compensation, peut être courte et par suite ne posséder que des propriétés de rayonnement négligea- bles, tandis que sa résistance ohmique peut être considérable. la partie située en-deçà de ce point peut être de longueur quelconque. Cette forme donne lieu à un effet identique à ce- lui obtenu avec les antennes du type "Beverage" ou antenne d'onde, mais présente par rapport à ce dernier type un avan- tage important: Comme il n'est pas nécessaire .de prévoir une terre physique au-delà du point d'insertion des éléments de compensation, on peut la disposer verticalement ou sous un an- gle quelconque.
En second lieu, la partie située au-delà du point d'inser- tion des éléments de compensation peut être de longueur consi- dérable-et avoir un grand pouvoir de rayonnement. Dans ce cas il suffit que l'énergie dissipée par rayonnement par la partie en-deçà du point d'Insertion des éléments de compensation, soit faible comparativement à celle rayonnée par la partie au-delà.
La première de ces deux parties joue alors simplement le rôle de f eeder pour la deuxième partie qui assure le rayonnement de l'énergie et elle permet à cette dernière partie d'être dispo- sée à des hauteurs considérables au-dessus de la terre, ce qui augmente son efficacité et réduit les pertes à la terre. En outre, la partie disposée au-delà de éléments de compensation ne doit pas nécessairement être uniquement un fil uni, mais peut-avoir une forme quelconque et peut aussi renfermer des impédances de valeur convenable, de manière,,par exemple, à assurer un effet directionnel.
La partie située au-delà des éléments de compensation peut, si l'on veut, être mise à la terre, la valeur de l'élé- ment de compensation ayant la valeur convenable, comme il a
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été expliqué plus haut.
On peut employer l'une quelconque des deux combinaisons générales exposées ci-dessus.
En outre, on peut utiliser un certain nombre d'antennes de ce type en combinaison ou non avec un système de réflexion pour obtenir des effets directionnels.
L'invention est illustrée.'par les Fig. 2, 3, 4 et 5 des dessins annexés.
Conformément à la Fig. 2, A est un fil d'une longueur éga- le à ou plus petite qu'un quart de longueur d'onde, L une réac- tance inductive de valeur telle qu'elle compense la réactanoe capacitive du fil A. (Sila longueur du fil est effectivement un quart de longueur d'onde, l'inductance L devient égale à zéro). R est une résistance de valeur telle que l'impédance totale de l'inductance L et du fil A devienne égale à l'impé- dance du fil 7 qui peut avoir une longueur quelconque et qui est connecté à sa base avec une source S d'énergie à haute fréquence.
Si l'on veut, les éléments L et R peuvent être combinés en une seule bobine.
Dans la modification représentée à la Fig. 3, C est iun condensateur qui peut être mis en circuit à la place de l'in- ductance L pour compenser la réaetance du fil A lorsque cette dernière réactance est inductive, c'est-à-dire qand la lon- gueur du fil A est comprise entre un quart et une demi-Ion... gueur d'onde ou entre trois quarts et une longueur d'onde... et ainsi de suite.
Dans la modification représentée en Fig. 4, l'aérien A a une longueur considérable comparativement à la longueur d'on- de, le rayonnement étant supprimé ou réduit de deux à deux demi-longueur d'onde en constituant les dites demi-longueur d'onde, ou des parties de celles-ci, par des bobines d'induc- tance N.
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Dans la modification représentée à la Fig. 5, la partie A de l'antenne est constituée par un certain nombre de fils en parallèle. Comme il a été dit plus haut, la résistance effec- tive d'un fil de longueur égale à une demi, une et une et demi longueur d'onde, sers généralement une résistance de valeur plus élevée que l'impédance du fil. En employant un certain nombre de fils en parallèle, l'impédance peut être considéra- blement réduite comme peut l'être la résistance effective d'un fil d'une demi, une et une et demi longueur d'onde.
En parti- culier, on peut utiliser pour le fil W un. fil fin ayant une impédance élevée et en utilisant pour la partie A un certain nombre de fils suffisamment espacés, la résistance effective de la partie A pour une demi, une et une et demi... longueur d'onde ..peut,':. être rendue équivalente- à l'impédance du fil W sans prévoir de résistance ou de réactance de compensation, c'est-à-dire que les éléments 1, C, R peuvent être supprimés en tant qu'éléments séparés.
En pratique, l'invention n'exige pas une compensation absolument exacte, on a trouvé qu'une compensation réduisant à environ 10 % la réflexion de l'onde est suffisamment exacte pour la plupart des cas de la pratique.
REVENDICATIONS. -
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1 ) Un système d'aérien utilisé pour les communications par T.S.F. comprenant une antenne et un fil de longueur quel- conque, et connecté à cette dernière, et dans lequel la résis- tance effective de l'antenne est rendue substantiellement égale à l'impédance du fil, substantiellement comme décrit.
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