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"" PERFECT lOl11TEùJBNTS APPORTES AU'Á ,,A1.!#ENl\ES DIRIGEES. - itit-
La présente invention est relative aux antennes et plus particu- lièrement aux antennes dirigées du type en nappe; Dans un brevet antérieur on expose un système d'antenne directive pour ondes courtes quelque peu semblable à l'antenne dite ondulatoire, @mais possédant un grand ncmbre d'éléments radiants transversaux couplés entre des feeders longitudinaux, de manière à augmenter le rayonnement* Cette antenne est du type longitudinal.
On a également proposé et mis en 'usage des antennes dirigées du type transversal dans lequel un certain nombre d'éléments radiants sont placés' perpendiculairement à la direction de transmission- et excités en.
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en phases au moyen d'un système complexe de liguas d' 8liT!1Gnt:tion br,,i2uhé(,s
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symétriquement*
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C'est un des premiers objets de li présente invention de Iaerfevtionner ces types d'sntennes' L'antsmio lon;i.tun2la m;;zxtior.n,:r= d'abord ext de ré±lisation simple mais la présents invention en pcrfcction-nc le fmitionna'nant* L'sntenne trmsverssie néuessite une rpriisrtion i'11JS #ifi;rl.iqv#e - que nous avons grandement simplifiée en excitant lis 1.'m:nts ra<ii?rt? rri;?versaux par 1.11:
113 paire de feeders comme dins 10 cis de? cnte;r:8s 1 :'¯F"7.t:?Îilc^.1.:'s mais disposes de manière à fournir 1'é1:\Jrgic L 'une vitesse Û}a1"ento 1>;iii le.
Il est clair que, pour les #èt"m',,:s do :;:: type, il dc.1.f: a;i t:;z 'un contrôle précis de le. vitosso dtj tyi!3ßûx't du l' ':1101'::;i" L 'a ..tYk, cuj feeders, car c' est ce qui détermine la relation de phase dU1S loi ilffeut5 éléments radiants qui constituant l'alltSl1l1Q. La vitssse àalis mie 1.àj=e de trmsmission peut 3tra dét3rminés en réglant les velours relatives de l'in- 1 ductance et de la capacitcnce de la ligna, moEis, dczis la cas d'antanne, la situation est compliquée par la présence d' onde3 radiées puissantes qui réaglissait sur la ligne*, C'est pourquoi, de manière à pouvoir aJ1=trôler le. vi-
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tesse, il est essentiel que les courants dais le feeder ne soient pas influ.. encés par les ondes rayonnées et la réalisation de ce but.est un objet de 1' inveation qui est obtenu en plaçant les feeders relative'Rant prés 1';
zu de l'autre et en accouplant les éléments radiants trMiSverale:n6Rt et ra#tLr:.wu-. ranent, aux feeders plutôt qu'entre eux* De cetta a m2.'lire, les radiations des élëm.aits transversaux ne traversent pas les feeders et, en même texps, la celeecitance de la ligne est augmentée par rap;ort 1; cella des Úl;1,,:mt3 ra- à 1 diantg.
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L'influence des ondes sur les faeders est égslamait réduite en diminuant la quantité d'énergie prise aux feeders par chaque élément radiant indîviduellèmente Cette réduction d'atténuation peut atrs obtenue de diffé-
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rentes manières, par exemple en dim1.Wllt la longueur des éléments radiants de manière il. diminuer leur capacitance, ou bien en diminuant l' éc:;..rtemi:1..'1t et en augmentant la dimension des feeders de manière à valmm-iter leur capacitariae, 0u,bin en employant des réactances limitatives, de préférence de petits cari.. q.enâ'a:,8 en série avec les éléments radiants,ou même, ce qui est moins re- ' B *laÎldabl0. en augmentant l'écartement entre les différents éléments radiants.
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Four contrôler la vitesse du feeder, on emploie. des inductances transversales qui sent accouplées aux feeders* L'action des feeders peut être compliquée par le fait que l'énergie qu'elle fournit sert à dérégler
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leur fonctionnanent régulier et uniforme en lignes de transmission- Dans certains cas, chaque point de dérivation d'énergie peut agir comme un centre
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de réflexion- Eviter ce phénomène est un autre objet 'de ltinventon qui plus grande . est réalisé en enployant,où c' est nécessaire, 1.:I1ifnan'bre d',inductances de con: tr8le de vitesse transversales qu'il n'y a d'éléments radiaux transversaux.
Pour un degré désiré de directivité, il existe une longueur minimum
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des systèmes d'antennes développées. Dans le cas des Entames longitudinales, il est désirable que l'atténuation ou le taux de dérivation de l'énergie des feeders soit tel que l'énergie soit mulla à l'extrémité de l'antenne* Si l'at- ténuation est trop faible, il y a de l'énergie restante à l'extrémité de la ligne, qui, à moins d'être absorbée , est réfléchie et produit des ondes ' stationnaires avec perte correspondante d'énergie* En fait, l'énergie réfléchi; est transmise en sens inverse et est nuisible à la radiation de l'antenne et
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gaspillée.
Si l'atténuation est trop grande, de l' énernie radiée par les j premières portions de l'antenne induit de l'énergie dans les dernières portions et il peut en résulter des ondes stationnaires* En tout cas, si l'atté- nuation est trop grande, la première partie de l'antenne seule est effective et c'est pourquoi la nécessité d'une longueur minimum dans le système extensif n'est pas remplie*
Il est donc évident qu'un contrôle précis de l'atténuation aussi
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bien que de la vitesse est nécessaire et'c'est un autre objet .de If invention de remplir cette condition.
Dans ce but, les moyens déjà suggérés'pour , limiter l'énergie prise aux feedera par les éléments radiants &ont parfaite- ment applicables, étant donné qu' en général,le tauxnaturel d'atténuation est trop grand* Il est désirable aussi de contrôler ce qu'on peut appeler.
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le foyer du faisceau radié, c' est-à-dira la convergence' qu la divergane - .. .,-.". des ondes radiées.
Ce réglage doit être, de 9réflérenae, variable qt applica- ,.,,-.It '\. ble aux autres types d'antennes que les antennes transversales .et''.constitue un nouvel objet de l'invention* Il sera réalisé par f emploi de sections )' ',r, <" '." d'antenne placées cote à c8Te ôt en variat.lp&yélab.ot'é4phaés danë les .. "?l' ' ",' <."< ,.. "'., ,."\.....,:':-, .". sections symétriquement par rapport a. 1 ' sx él,oeq 'di réct i là â:s'tre.hs!llr.Sl3ionsif '
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Ainsi, si trois sections sont employées, la convergence peut Stre obtenue facilement en variant la relation de phases de la secti ai centrale par rajpl)ort aux deux sections extérieures* La relation de passes peut être contrôlée sim-
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plement en variant la longueur effective de la ligne de trais:
nission qui fournit l'énergie au centre des sections d' mt emies.
1 a été prévu également de varier la directivité de l'...:ntenn6 en variant les relations de phase des sections et les moyens employés à ca but constituent égal ement des objets de l'invention* A cet effet, il est utilisé
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une portion de lignes de transmission pouvant glisser en for'sa de tt, coisma la partie réglable du cornet d'un trombone,.
L'antenne transversale est bi-dirootionnelle et la rmdré uni-directionnelle est un nouvel obj et de l'invention* On atteint ce but. par l' e-37- ploi d'un certain nombre d'antennes transversales placées dans la direction de la transmission et les;feeders sont excités par les lignes de transmission
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dans la direction de la transmission à une vitesse équivalente à la, vitesse de la lumière, alors que chacune des antames transversales est excitée à une vitesse infinie* Dans la formela plus simple, on peut n'utiliser que
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deux antennes transversales disposées parallèlement à une distance U0l1V8113ble et ,en fait, l'antenne d'arrière est un réflecteur ali!:'1611té.
Dans le cas le plus simple de deux antennes, leur distance sera,de préférence,d'un nombre impair de quarts de longueurs d'ondes, pour obtenir une réflexion complète, et,pour obtenir une directivité en élévation, la distance devra être plutôt grande que petite, soit cinq quarts de longueurs d'ondes par exemple* Ceci constitue un autre avantage du réflecteur alimenté directement car 'un simple réflecteur non alimenté doit être placé dans le voisinage de l'antenne pour Sanctionner efficacement*
Dans le cas de l'antenne longitudinale, la directivité est très marquée non seulement en aginu@ mais aussi en élévation* Cela est inté- bessant au point de vue économie d'énergie, mais cela conduit au désavantage que l'onde.,
si elle est transmise horizontalement, manque de composante en élévation, ce qui peut réduire la portée. Un autre objet de la présente in-
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vention est de su3xnonter cotte difficulté, ce qui est réalisé en dirigeant fantama vers la récepteur et au-dssus de Illibibizon en élévation.
Cette disposition est très utile mais ne constitue pas une solution
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certaine du problème car l'onde est ainsi transmise avec une directivité aigüe et peut ne pas rencontrer une zone favorable de réflexion ou de réfrac- tion de la couche d'Heaviside* Pour remédier à cet inconvénient, on emploie suivent l'invention plusieurs antenues longitudinales ayant différentes orien- tations en élévation, et on les alimente successivement et périodiquement de faqon à faire osciller le faisceau en élévation.
L'invention sera mieux comprise en se référant à la description ci-dessous et aux dessins ci-annexés, dans lesquels
La Fig.1 représente une part,ie d'un type d'antenne;
La Fig.2 est une partie d'un autre type d'antenne;
La Fig.3 , la répartition de l'énergie radiée;
La Fig.4, une antenne transversale avec excitationncentrale;
La Fig.5, un plan d'une extrémité d'une antenne transversale incli- née munie d'un réflecteur alimenté;
La Fig.6 représente un certain nombre de sections d'antenne disposées de manière à varier la convergence et la directivité!
La Fig.7,un détail du dispositif destiné à régler la longueur des lignes de transmission*
En se référant à la Fig.1, on voit que les feeders 2 sont placés re- lativement près l'un de l'autre ,et que les éléments radiante 4 et 14 sont cou- plés transversalement et extérieurement aux feeders plutôt qu'entre ceux-ci* Ce fait est d'une importance capitale car il en résulte que les radiations émises par les éléments transversaux ne coupent pas les feeders- Il en résulte également que , comme les feeders sont rapprochés les uns des autres,
la région entre eux présente des lignes de forces électromagnétiques et électrostatiques qui sont normales plutôt que d'être courbées, comme cela paraît être le cas lorsque les feeders sont éloignés l'un de lautre par suite du regard causé par la vitesse plus lente des lignes de force dans le'space. La capacitance des feeders en est aussi augmentée d'où il résulte qu'il sera plus facile pour l'énergie des'feeders de sumonter l'effet de l'onde d'espace.
De manière à augmenter davantage la capacitance et à diminuer l'imu pédance caractéristique des feeders,on peut en augmenter la section ou on peut utiliser plusieurs conducteurs en parallèle comme représenté sur la Fig.1.
Cette manière de procéder est avantageuse et si elle est appliquée suffisamment
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allé peut être adule employée pour obtenir un contrôle convenable de la vi-
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tasse- et, me atténuation convenable, Cepaidant. pour résoudre 10IDroblùino entièr ement, cette manière de procéder présente des inconvénients mécaniques et estcoûteuse et il est préférable d'employer une ligne de transmission de dimensions plus normales et de limiter l'atténuation par d'autres procédés.
Dans la Fig.1, les éléments radiants 4 et 14 ont été raccourcis
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géométriquement, de manière à réduire leur capacitanca et l'importance de l'énergie qu'ils absorbent à la ligne- Ils peuvent être considérés comme
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étant allongés au point de vue électrique, de manière #fÉnener l'accord par une inductance fictive 6 qui résonne avec la caIn.ci tance naturelle de l'élément radiant 8.
Pour contrôler la vitesse, des inductance transversales sont uti-
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lisées. La courbe vîtesse-r6actance est semblable à une courbe des talmtas et dans leslimites où elle est appliquée une grande inductance placée au travers des lignes produit une vitesse résultante plus faible. Une absence totale de connexion transversale revient au branchement d'une self infinie
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et par suite de .faible vitesse- Pour augmenter cel1ç..ci,d\)s i:zlmta::4es sent placées en travers de la ligne et on augmente ou dlL:i2W leur valeur 5.ai va:t qu'on désire diminuer au augnenùer la vitesse apparente de circ*,,,1--tlo.L. de l'énergie dans la ligne. Par un choix CCi::1VOll&blo des inductances, on };"l."t obtmir une vitesse apparente infinie.
Le mct "a"xû.r:zt" est i:cßssa ira parce qu'il est impossible de faire circuler l'énersie dsus une liGue L Î.",10 vi 4: âe réellement infinie dans le régime transitoire; mais il est possible d'avoir immédiatement après ce régime une oscillation en phase de toutes les parties
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de la ligne, ce qui signifie une vitesse '''.:!1-,,-rû:lte infinie. z cause rld 1 nature da la courbe dos tangentes, si on décroît dwarJ.tzg'e 13. s;7f, Ir vltasse passe de l'infini d'un signe à l'infini de l'autre Si'"11" et .td.'\;:lld ensuite des valeurs finies décroissantes. Nous sovliD1lS ceci pour expliquer .pourquoi le réglage lie vitesse infinie est excessivement critiqua, t@li18 que le réglage à la vitesse de la lumière,cor..me dais le cas de 1'azteinoe long!t'#illalo, l'est beaucoup moins.
Avec les antenues trazxsvaa:}alts, il ast préférable d'utiliser pas tout-à-fait infinie pour augmenter la stabilité* Dans la Fis-1, l'inductance fictive loipeut être considérée cosane une self de contrôle de la vitesse de grandeur convenable pour produire la
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vitesse désirée dsns les feeders" Il est évident que les selfs fictives p*railéles 6 et 10 peuvent être remplacées par une self équivalente de plus faible réactance telle que la self 12 représentée en série avec l'élément 14' Celai-ci avec la self 12 est désaccorde*
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L'inductance 16 servant au controle de la vitesse est placée en" tre les éléments 4 et 14 et sert à améliorer le fonctionnement des feeders spécialement dans le cas où les éléments sont relativement,.fort écartés,,
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Considérons maintenant la Fig-2 dans laquelle on'voit l-'es feeders 22 qui peuvent prendre la forme de bandes de cuivre et auxquels sont couplés les éléments radiants 24 et 34, par de petite condensateurs en série, 36.
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..a' .. '= t;.. ' Le circuit équivalent consiste en une self d'accord fictive µ6,. la capacité naturelle des éléments radiants 28 et. les aondelsatG1%'1#j, ta réastsnoe de la branche capacitive dépend en grande partie de celle des'condensateurs séria,¯-1 , ¯.¯ . , o u ,. >; q jj Par la couplage à travers ces réactances, la capacité réduite et ils ne doivent donc pas être géométriquement raccourcis-et, de pré-
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férence, même peuvent être allongés* ih 6iàiànà#' Ela.ãaÉÙté dp# "éléments paï*-J raccourcissoment , on diminue leur yésistfilae de rayoMnemeH.t.
fi&1g$à que par l'Expédiant de la Fig.2q cette résistance *non slerma.,-'îast=s-csa2râ-T ment diminuée, mais peut en être augmentée et en même tem6 on peut donnera, la capacité telle valeur désirée* Une augmentation de..là r,6éistincecle rayon- nement,à m plus simple point de vue, signifie simplement que la transversale rayonne plus efficacement,pomme on peut le,prévoirjàar son allongemait.
Comme dans la Fig-1, il y a une self fictive de contrôle de-la VI tesse 30 et les selfs parallèles 26 et zo peuvent être remplacées par la se7.' unique 32- On peut aussi utiliser/si on le-désire, des' selfs d6 contrb:L,o ad- dit tonnelles*
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Il doit être entendu que les' cÙfférentes'earact.ér-isti4eei, indiquées jusqu'ici sont également applicables aux àx1Ëeune#'lméity&inaies et transver:. sales. Dans sa forme la plus générale, l'invention ne fait pas de dist'inoticm entre les deux systèmes quant aux principes- Pour l'expliquer plus clairement, référons-nous à la fig.3 où un système d'antenne développée est indiqué par
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la ligne A-B-.
On sait que si les éléments radiants la long de A.B sont excités sn phase , leur radiation est normale à l'antenne, tandis que s'ils sont Excités, avec des déphasages égaux à ceux de l'onde d'espace, l'antenne émet l'énergie
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suivant son alignement et si les éléments radiants sont excités avec des dé- phasages supérieurs à ceux de l'onde d' espace, la direction d'émission est intermédia@re.
Les éléments transversaux sont excités par de simples feeders liné- aires et on obtient les déphéssges désirés en faisant surmonter par l'énergie dans les feeders, l'effet de l'onde rayonnée et susdite en contrôlant la vi- tesse de circulation de cette énergie le long dos feeders. Il est évident que pour l'antenne longitudinale, la vitesse doit être ceilo de la lumière, pour l'antenne transversale elle doit être infinie, et pour des directions in- termédiaires elle doit être comprise entre la vitesse de la lumière et l'in- fini.
Quand on alimente l'antenne de A vers B à la vitesse de la lumière, la répartition de l'énergie radiée affecte la forme représentée en C. Si l'at- ténuation le long de l'antenne est trop petite, il reste de l'énergie on B qui est réfléchie et produit la radiation marquée D en sens inverse- Il n'@ a pas de radiation à angle droit parce que l'onde produite par la réflexion présente comme l'onde directe, des portions alternatives de phases opposées le,-long de A.B, qui seneutralisent l'une l'autre-
Sila vitesse le long de A.B est augmentée, le diagramme C se divise en deux E at F et la réflexion crée les lobes additionnels C. et H.
Si la vitesse est rendue infinie, les boucles sont I et K qui sont égales- La raison en est que la vitesse apparente infinie est obtenue en créant une onde stationnaire de longueur infinie. Pour maintenir le régime, il faut une réflexion complète et peu d'atténuation. Dans la propagation transversale, le lobe K est la résultante des lobes F et il et par conséquent la réflexion n'est pas du tôut gênante. Pour une émission uni-directionnelle, on peut utiliser une autre antenne pour neutraliser et réfléchir le lobe I.
L'émission longitudinale peut être rendu uni-directionnelleen ré- duisant à zéro l'énergie de l'antenne en L, de façon à empêcher la réflexion, ce qui exige un contrôle de l'atténuation* Ce système ne convientpas à une antenne transversale, cependant avec celle-ci, comme avec l'autre, il faut un contrôle d'atténuation afin de limiter l'énergie prise par chaque élément radiant pour éviter que l'onde d'espace qu' ils rayonnent ne gêne la propagation de l'onde sur les feeders.
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Fig.4, est représentée une antenne transversale comprenant les feeders 40 auxquels sont couplés les éléments'radiants 42 et la ligna d'ali- mentation 44. Les feeders et les éléments peuvent prendre les formes repré- sentées Fig.1 ou 2 et les valeurs des selfs d'accord et de réglage-de vites- se combinées ou séparées sont choisies de façon à obtenir une vitesse -un peu moindre que l'infini le long des feeders.
Fig.5, est représentée une vue en bout d'un système d'antenne dont les éléments 50 ont été inclinés sur la verticale de façon à élever, l'onde émise* Pour obtenir une émission uni-directionnelle, une autre antenne simi- laire comprenant les éléments 52, peut être placée derrière la première et les feeders 54 et 56 des deux antennes peuvent être alimentés par la ligne 58 corme on le voit* Avec suffisamment d'antennes, pour obtenir une réflexion moyenne, cornue représenté par les lignes pointillées 52', la distance des an- tannes est sans importance, pourvu que le déphasage Entre elles soit égal à celui de l'onde dans l'espace,
ce que l'on réalise facilement en rendant la' vitessede propagation lelong de la ligne 58 antre les feeders 54 et 56 égale à celle de la lumière* On peut utiliser un minimum de' deux 'pareilles antennes, comme on le voit sur la Fige et dans ce oas, elles doivent de préférence être écartées d'un nombre impair (le quarts de longueur.. d' onde pour obtenir une parfaite réflexion. Avec de simples fils réflecteurs, com- me on en utilisait jusqu'ici, une distance da'un quart de-longueur d'onde seulement est préférable pour exciter efficacement le réflecteur..
Quand on utilise le type de'réflecteur directement alimenté,conforme à l'invention, la distance ne doit pas être aussi petite et il est préférable même de la prendre beaucoup plus grande par'exemple cinq quarts de longueur d'onde, de façon à donner à l'antenne une grande directivité en élévation qui man- que généralement à une antenne transversale*
Dans la Fig.6, est représentée une antenne transversale triple comprenant les antennes 60, 62 & 64, pourvues de réflecteurs appropriés et alimentées par les lignes à deux fils 66,
68 et 70. On s'arrange pour que les lignes 66 et 70 différant en langueur de la ligne 68 d'une ou plusieurs longueurs d'ondes entières- Les lignes ont été représentées comme à un fil pour la simplicité, mais sont en réalité doubles comme on le voit en 72, 74 et 76, à l'entrée du bâtiment d'émission aux entrées des isolateurs de treversée du mur 78.
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Les lignes canonisant aux coulisses de trombone 80, 82 et 8 d'où elles se réunissent en 86 pour aboutir à l'émetteur 88.,
La construction des coulisses est indiquée Fig.7 où l'on voit que, pour chaque fil, sont disposés deux tubes verticaux 90 et 92 dans lesquels glisse un conducteur 94 en forme de U. Pour empêcher que les effets inductifs se neutralisent, l'écartement des tubes 90 et 92 doit être au moins trois fois l'écartement des fils de la ligne de transmission- La partie glissante 94 est fixée à un isolateur 96 monté sur un bloc 98' Pour chaque ligne, il y a deux coulisses fixées à des isolateurs séparés 96 montés sur 'Un bloc unique 98.
Four concentrer le faisceau émis ,la longueur effective de la ligne de'transmission à la section centrale de l'antenne, doit être variée et on réalise cette variation en soulevant ou abaissant le bloc 98, par exanple à l'aide d'une corde 100 et d'une poulie 102. Il doitêtre entendu que, pour plus de précision, on. peut' prévoir plus de trois sections et, dans ce cas, les changements de phase doivent être symétriques par rapport au centre, ce que l'on peut réaliser par l'emploi de plusieurs cordes 100 enroulées sur des tambours de diamètres différents entraînés par un axe unique.
On se rend compte que cette méthode de concentration du faisceau est également applicable à plusieurs antennes longitudinales aussi bien ou* aux antennes transversales* Le système comprend plusieurs sections d'antennes directives placées côte à côte p [ar rapport à la direction de propagation, un système de lignés de 'transmission pour alimenter les sections et un dis- positif permettait de varier les relations de phase des sections symétriquement pas rapport à la direction de propagation de façon à concentrer le fais- ceau émis.
Les antennes 60 et 64. ne doivent pas nécessairement ôttre exactement en phase car la convergence peut également être réalisée quand les deux antennes extérieures sont alimentées avec un léger déphasage relatif de fa- çon à varier leur directivité, tant que l'antenne centrale est déplacée par rapport aux antennes extérieures.
Le nouveau dispositif indiqué pour varier la longueur d'une ligne de transmission est aussi bien applicable au changement de directivité qu'à la convergence du faisceau . Ainsi dans la Fig.6, il suffit de munir les lignes 72 et 76 aussi bien que 74 de- coulisses 80 et 84 et de les accoupler,
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ensemble au moyen d'un levier 104'm'uni d'un pivôt "10ô il ac 9,- au, é e:
t'r da\la ligne médiane* Un bal sucement d'il levier 104 provoque' un el2angoinent,àe phase dissymétrique qui tend à modifier la direct ivitê.'Dans o4 eaê-'aussi oe-,pot-,, t ¯ . j ¯1. 1 . ' très bien perfectionner l'Installation par 1' emploi de plus de-trbis'sections. ayant chacune une coulisse de trombone et toutes ces oôulisses'euvtitet're reliées à un simple levier oscillant Ït7, dont le mouvement varietra les )e- '1 . < ¯ lations de phase des sections linéairement, comme i7.vest^eommaairla, pour:. varier la directivité* Il est difficile de construire 1?mtçqqé de telle sorte quelie ,soit exactement au réglage optimun pour uneslongeur décade ëxaotemeat prévue.
Pour le réglage après le montage, il est préférable de varier 169brGInEtt l* è- carterrieiit des deux conducteurs constituant chacune des lignes des faedors, roprésantés Fig*1* Des bandas de boulons d'éoartemont sont employées et peimettsat une correction d'siviron 50 o/m* de longueur d'cnde, ce qui ' ..¯' est suffisant.
Dans la Fig.8 est représentée une antenne longitudinale 'comprenant des feeders 42 excitant des éléments radiants transversaux supportés antre les câbles de retenue 46. Pour la simplicité, on n'a pas représentéles réac-
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tancas Les câbl-es 46 sont attachés à une extrémité' à un mat 52 Les autres extraites des câbles passent sur des poulies 54 fixées à diffé-
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ait hsutâurs du mât 5û Avec cette disposition, les éléments radiants successifs sont disposés sur un alignement dirigé vers le récepteur, en azimutt, et au-dessus de l'horizontale à l'angle choisi, en élévation-
Bans la Fig.9 sont représentées- deux antennes longitudinales com-
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,kl',
tas 60 et 62 supportées entre les mâts 5tët.56 à différents angles en élévation. Les. antennes sont alimentées parles lignes 68 et 70. qui aboutissent à un organe distributeur 72 auquel l'énergie est fournie par l'émetteur 74. Le distributeur sort à fournir 1 énergie aux antennes successivement et périodiquement de façon à faire osciller la directivité en élévation*
Les antennes longitudinales peuvent être suspendues de telle sorte que les éléments radiants soient verticaux, horizontaux ou obliques* .Pour faire osciller la direction d'émission on peut utiliser plus de deux antennes.
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"" PERFECT lOl11TEùJBNTS PROVIDED TO ,, A1.! # ENl \ ES DIRECTED. - itit-
The present invention relates to antennas and more particularly to directed antennas of the sheet type; In an earlier patent a directional antenna system for short waves is disclosed, somewhat similar to the so-called wave antenna, but having a large number of transverse radiating elements coupled between longitudinal feeders, so as to increase the radiation. antenna is of the longitudinal type.
Directed antennas of the transverse type have also been proposed and put into use in which a number of radiating elements are placed perpendicular to the direction of transmission and excited thereby.
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in phases by means of a complex system of liguas d '8liT! 1Gnt: tion br ,, i2uhé (, s
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symmetrically*
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It is one of the first objects of the present invention to operate these types of antennas' L'antmio lon; i.tun2la m ;; zxtior.n,: r = initially ext of simple realization but the present invention in pcrfcction-nc the fmitionna'nant * The trmsverssie antenna requires a repriisrtion i'11JS #ifi; rl.iqv # e - which we have greatly simplified by exciting read 1.'m: nts ra <ii? rt? rri;? versals by 1.11:
113 pair of feeders like dins 10 cis of? cnte; r: 8s 1: '¯F "7.t:? Îilc ^ .1.:' s but arranged so as to provide 1'é1: \ Jrgic L 'a speed Û} a1" ento 1>; iii the .
It is clear that, for # èt "m ',,: s do:; :: type, it dc.1.f: a; it:; z' precise control of the. Vitosso dtj tyi! 3ßûx't du l '': 1101 '::; i "L' a ..tYk, cuj feeders, because this is what determines the phase relation of the law ilffeut5 radiant elements which constitute the alltSl1l1Q. The speed of transmission can be determined by adjusting the relative velours of the inductance and the capacitance of the line, moEis, dczis the case of yesteryear, the situation is complicated by the presence of powerful radiated wave3 which reacted on the line *, This is why, so as to be able to aJ1 = to control the. vi-
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tess, it is essential that the currents in the feeder are not influenced by the radiated waves and the achievement of this goal is an object of the invasion which is obtained by placing the feeders relative 'Rant near 1';
zu on the other and by coupling the radiant elements trMiSverale: n6Rt and ra # tLr: .wu-. ranent, to the feeders rather than between them * From this to m2.'lire, the radiations of the transverse elements do not cross the feeders and, at the same texps, the celeecitance of the line is increased by ratio 1; cella des Úl; 1 ,,: mt3 ra- to 1 diantg.
. .
The influence of the waves on the faeders is also reduced by reducing the amount of energy taken from the feeders by each radiant element individually. This reduction in attenuation can also be obtained from different
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annuities ways, for example in dim1.Wllt the length of the radiant elements so there. decrease their capacitance, or else by reducing the ec:; .. rtemi: 1 .. '1t and by increasing the size of the feeders so as to valmm-iter their capacitariae, or, bin by using limiting reactances, preferably of small curries .. q.enâ'a :, 8 in series with the radiant elements, or even, which is less re- 'B * laÎldabl0. by increasing the distance between the different radiant elements.
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Oven control the speed of the feeder one employs. transverse inductances which feel coupled to the feeders * The action of the feeders can be complicated by the fact that the energy which they provide is used to deregulate
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they functioned smoothly and uniformly in transmission lines - In some cases each point of energy bypass can act as a center
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of reflection- Avoiding this phenomenon is another object of the invention which is greater. is achieved by employing, where necessary, 1.:I1ifnan'bre of transverse speed control inductors that there are transverse radial elements.
For a desired degree of directivity, there is a minimum length
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developed antenna systems. In the case of longitudinal Entames, it is desirable that the attenuation or the rate of derivation of the energy of the feeders is such that the energy is mulla at the end of the antenna * If the attenuation is too low, there is energy remaining at the end of the line, which, unless absorbed, is reflected and produces standing waves with corresponding loss of energy * In fact, reflected energy; is transmitted in the reverse direction and is harmful to the radiation of the antenna and
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wasted.
If the attenuation is too great, the energy radiated by the first j portions of the antenna induces energy in the latter portions and this may result in standing waves * In any case, if the attenuation is too large, the first part of the antenna alone is effective and therefore the need for a minimum length in the extensive system is not fulfilled *
It is therefore obvious that precise control of the attenuation also
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although speed is necessary and it is another object of the invention to fulfill this condition.
For this purpose, the means already suggested for limiting the energy taken from the feedera by the radiant elements are perfectly applicable, since in general the natural rate of attenuation is too great. It is also desirable to control what can be called.
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the focus of the radiated beam, that is to say the convergence 'that the divergane - ..., -. ". of the radiated waves.
This setting must be, from 9reflérenae, variable qt applica-,. ,, -. It '\. ble to other types of antennas than transverse antennas. and ''. constitutes a new object of the invention * It will be achieved by f use of sections) '', r, <"'." antenna placed side by side, in variat.lp & yélab.ot'é4phaés in the .. "? l ''", '<. "<, .."'.,,. "\ .....,: ': -,. ". sections symmetrically with respect to a. 1 'sx él, oeq' di réct i there â: s'tre.hs! Llr.Sl3ionsif '
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Thus, if three sections are used, convergence can be easily obtained by varying the phase relation of the central section by rajp) ort to the two outer sections * The pass relation can be controlled sim-
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plement by varying the effective length of the line:
nission that supplies energy to the center of the mtemie sections.
1 has also been provided to vary the directivity of the ...: ntenn6 by varying the phase relations of the sections and the means employed for this purpose also constitute objects of the invention * For this purpose, it is used
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a portion of transmission lines that can slide in a tt for'sa, coisma the adjustable part of the horn of a trombone ,.
The transverse antenna is bi-directional and the uni-directional rmdré is a new object of the invention. This goal is achieved. by the e-37- employment of a number of transverse antennas placed in the direction of transmission and the feeders are excited by the transmission lines
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in the direction of transmission at a speed equivalent to the speed of light, while each of the transverse antames is excited at an infinite speed * In the simplest form, one can only use
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two transverse antennas arranged in parallel at a distance U0l1V8113ble and, in fact, the rear antenna is a reflector ali!: '1611té.
In the simplest case of two antennas, their distance will preferably be an odd number of quarter wavelengths, to obtain complete reflection, and, to obtain directivity in elevation, the distance should be rather large than small, i.e. five quarter wavelengths for example * This is another advantage of the directly fed reflector because 'a simple unpowered reflector must be placed in the vicinity of the antenna to sanction effectively *
In the case of the longitudinal antenna, the directivity is very marked not only in aginu @ but also in elevation * This is interesting from the point of view of energy saving, but it leads to the disadvantage that the wave.
if transmitted horizontally, lacks an elevation component, which may reduce range. Another object of this in-
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vention is to overcome this difficulty, which is achieved by directing fantama to the receiver and above Illibibizon in elevation.
This provision is very useful but is not a solution
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certain of the problem because the wave is thus transmitted with an acute directivity and may not encounter a favorable zone of reflection or refraction of the Heaviside layer * To remedy this drawback, following the invention, several methods are used. longitudinal beams having different orientations in elevation, and they are fed successively and periodically so as to cause the beam to oscillate in elevation.
The invention will be better understood by referring to the description below and to the accompanying drawings, in which
FIG. 1 represents a part, ie of a type of antenna;
Fig.2 is a part of another type of antenna;
Fig.3, the distribution of the radiated energy;
Fig.4, a transverse antenna with central excitation;
Fig. 5, a plane of one end of an inclined transverse antenna provided with a powered reflector;
Fig. 6 shows a number of antenna sections arranged so as to vary convergence and directivity!
Fig. 7, a detail of the device for adjusting the length of the transmission lines *
Referring to Fig. 1, it can be seen that the feeders 2 are placed relatively close to each other, and that the radiant elements 4 and 14 are coupled transversely and outwardly to the feeders rather than between these * This fact is of paramount importance because it follows that the radiations emitted by the transverse elements do not cut the feeders- It also follows that, as the feeders are brought closer to each other,
the region between them has lines of electromagnetic and electrostatic force which are normal rather than bent, as appears to be the case when the feeders are moved away from each other as a result of the gaze caused by the slower speed of the lines of force in space. The capacitance of the feeders is also increased thereby making it easier for the energy of the feeders to overcome the effect of the space wave.
In order to further increase the capacitance and to decrease the characteristic imu pedance of feeders, the section can be increased or several conductors can be used in parallel as shown in FIG.
This way of proceeding is advantageous and if it is applied sufficiently
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can be used to obtain adequate blood pressure control.
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cup- and, me proper mitigation, Cepaidant. to solve 10IDroblùino entirely, this way of proceeding has mechanical drawbacks and is expensive and it is preferable to employ a transmission line of more normal dimensions and to limit the attenuation by other methods.
In Fig. 1, the radiant elements 4 and 14 have been shortened
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geometrically, so as to reduce their capacitanca and the importance of the energy they absorb to the line- They can be considered as
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being elongated from the electrical point of view, so # fEnener the tuning by a fictitious inductance 6 which resonates with the natural strength of the radiant element 8.
To control the speed, transverse inductors are used.
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read. The speed-reaction curve is similar to a talmta curve and in the limits where it is applied a large inductance placed across the lines produces a resulting lower speed. A total absence of transverse connection amounts to the connection of an infinite choke
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and as a result of .low speed- To increase cel1ç..ci, d \) if: zlmta :: 4th is placed across the line and we increase or dlL: i2W their value 5.ai goes: t we want decrease to increase the apparent speed of circ * ,,, 1 - tlo.L. of energy in the line. By choosing CCi :: 1VOll & blo of the inductors, we}; "l." T obtain an infinite apparent speed.
The mct "a" xû.r: zt "is i: cßssa will go because it is impossible to make the energy circulate over a line L Î.", 10 vi 4: ae really infinite in the transient regime; but it is possible to have immediately after this regime an oscillation in phase of all the parts
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of the line, which means a speed '' '.:! 1 - ,, - rû: lte infinite. z cause rld 1 nature of the tangent back curve, if we decrease dwarJ.tzg'e 13. s; 7f, Ir vltasse goes from infinity of one sign to infinity of the other Si '"11" and .td. '\ ;: lld then decreasing finite values. We say this to explain why the infinite speed setting is overly criticized, t @ li18 that the speed of light setting, as in the case of long azteinoe! T '# illalo, is much less.
With the trazxsvaa:} alts antennas, it is better to use not quite infinite to increase the stability * In Fis-1, the dummy inductance loi can be considered cosane a speed control choke of suitable magnitude to produce the
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desired speed in the feeders "It is obvious that the fictitious p * rail chokes 6 and 10 can be replaced by an equivalent choke of lower reactance such as the choke 12 shown in series with the element 14 'This with the choke 12 is out of tune *
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The inductance 16 serving to control the speed is placed between the elements 4 and 14 and serves to improve the operation of the feeders especially in the case where the elements are relatively,.
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Consider now Fig-2 in which we see the feeders 22 which can take the form of copper strips and to which the radiating elements 24 and 34 are coupled, by small capacitors in series, 36.
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..a '..' = t; .. 'The equivalent circuit consists of a fictitious tuning choke µ6 ,. the natural capacity of the radiant elements 28 and. the aondelsatG1% '1 # j, your reastsnoe of the capacitive branch depends largely on that of the' serial capacitors, ¯-1, ¯.¯. , or ,. >; q jj By coupling through these reactances, the reduced capacitance and therefore they must not be geometrically shortened-and, pre-
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ference, even can be lengthened * ih 6iàiànà # 'Ela.ãaÉÙté dp # "elements paï * -J shortening, their yésistfilae of rayoMnemeH.t is reduced.
fi & 1g $ to that by the Expeditor of Fig.2q this resistance * not slerma., - 'îast = s-csa2râ-T ment decreased, but can be increased and at the same time we can give the capacity as desired value * An increase in ... the minimum radius, from a simpler point of view, simply means that the transverse radiates more efficiently, but we can already predict its lengthening.
As in Fig-1, there is a dummy VT control choke 30 and the parallel chokes 26 and zo can be replaced by se7. unique 32- We can also use / if we wish, selfs d6 contrb: L, o ad- dit arbors *
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It should be understood that the 'cÙfférentes'earact.ér-isti4eei, indicated so far are also applicable to àx1Ëne #' lméity & inaies and transver :. dirty. In its most general form, the invention does not make a distinction between the two systems as to principles. To explain it more clearly, let us refer to fig. 3 where a developed antenna system is indicated by
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line A-B-.
We know that if the radiating elements along AB are excited in phase, their radiation is normal to the antenna, while if they are excited, with phase shifts equal to those of the space wave, the antenna emits energy
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depending on its alignment and if the radiating elements are excited with phase shifts greater than those of the space wave, the direction of emission is intermediate.
The transverse elements are excited by simple linear feeders and the desired dephesges are obtained by overcoming by the energy in the feeders, the effect of the above-mentioned radiated wave by controlling the speed of circulation of this energy. the long back feeders. It is obvious that for the longitudinal antenna, the speed must be ceilo of light, for the transverse antenna it must be infinite, and for intermediate directions it must be included between the speed of light and the in. - finished.
When the antenna is fed from A to B at the speed of light, the distribution of the radiated energy affects the shape shown in C. If the attenuation along the antenna is too small, there remains the energy on B which is reflected and produces the radiation marked D in the opposite direction - There is no radiation at right angles because the wave produced by the reflection presents, like the forward wave, alternating portions of phases opposite the, -long of AB, which neutralize each other-
If the speed along A.B is increased, the diagram C splits into two E and F and the reflection creates the additional lobes C. and H.
If the speed is made infinite, the loops are I and K which are equal- The reason is that the infinite apparent speed is obtained by creating a standing wave of infinite length. Maintaining the diet requires thorough thinking and little mitigation. In the transverse propagation, the K lobe is the resultant of the F lobes and it and therefore the reflection is not at first disturbing. For uni-directional emission, another antenna can be used to neutralize and reflect the I-lobe.
Longitudinal emission can be made uni-directional by reducing the energy of the L-antenna to zero, so as to prevent reflection, which requires attenuation control * This system is not suitable for a transverse antenna , however with this one, as with the other, an attenuation control is necessary in order to limit the energy taken by each radiant element to avoid that the space wave that they radiate hinders the propagation of the wave on the feeders.
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Fig.4, is shown a transverse antenna comprising the feeders 40 to which are coupled the radiating elements 42 and the supply line 44. The feeders and the elements may take the forms shown in Fig.1 or 2 and Combined or separate tuning and speed control choke values are chosen so as to obtain a speed -a little less than infinity along the feeders.
Fig. 5, is shown an end view of an antenna system whose elements 50 have been tilted on the vertical so as to raise the emitted wave * To obtain a uni-directional emission, another similar antenna area comprising the elements 52, can be placed behind the first one and the feeders 54 and 56 of the two antennas can be fed by the line 58 as can be seen * With enough antennas, to obtain an average reflection, retort represented by the lines dotted 52 ', the distance of the antennas is irrelevant, provided that the phase shift between them is equal to that of the wave in space,
which is easily achieved by making the 'propagation speed along line 58 between feeders 54 and 56 equal to that of the light * A minimum of' two 'such antennas can be used, as seen in the Fig. and in this case, they should preferably be spaced an odd number (the quarter of wavelength .. to obtain a perfect reflection. With simple reflective wires, as one used until now, a distance of only a quarter wavelength is preferable to effectively excite the reflector.
When using the type of directly powered reflector according to the invention, the distance should not be so small and it is even better to take it much larger, for example five quarter wavelength, so as to give the antenna a high directivity in elevation which is generally lacking in a transverse antenna *
In Fig. 6 is shown a triple transverse antenna comprising the antennas 60, 62 & 64, provided with appropriate reflectors and fed by the two-wire lines 66,
68 and 70. We arrange that the lines 66 and 70 differ in languor from the line 68 by one or more whole wavelengths. The lines have been shown as a single thread for simplicity, but are in reality double as seen in 72, 74 and 76, at the entrance of the emission building at the entrances of the trevers insulators of wall 78.
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The lines canonizing the trombone wings 80, 82 and 8 from where they meet in 86 to end at the transmitter 88.,
The construction of the slides is shown in Fig.7 where it can be seen that, for each wire, there are two vertical tubes 90 and 92 in which a U-shaped conductor 94 slides. To prevent the inductive effects from being neutralized, the The spacing of the tubes 90 and 92 must be at least three times the spacing of the wires of the transmission line - The sliding part 94 is attached to an insulator 96 mounted on a block 98 'For each line, there are two slides attached to separate insulators 96 mounted on a single block 98.
In order to concentrate the emitted beam, the effective length of the transmission line at the central section of the antenna must be varied and this variation is achieved by raising or lowering the block 98, for example with the aid of a rope 100 and a pulley 102. It should be understood that, for greater precision, we. can 'provide more than three sections and, in this case, the phase changes must be symmetrical about the center, which can be achieved by the use of several strings 100 wound on drums of different diameters driven by a single axis.
One realizes that this method of beam concentration is also applicable to several longitudinal antennas as well or * to transverse antennas * The system comprises several sections of directional antennas placed side by side in relation to the direction of propagation, a A system of transmission lines to feed the sections and a device made it possible to vary the phase relations of the sections symmetrically with respect to the direction of propagation so as to concentrate the emitted beam.
The antennas 60 and 64 do not necessarily have to be exactly in phase because convergence can also be achieved when the two external antennas are fed with a slight relative phase shift so as to vary their directivity, as long as the central antenna is moved. compared to outdoor antennas.
The new device indicated for varying the length of a transmission line is applicable to both directivity change and beam convergence. Thus in Fig. 6, it suffices to equip the lines 72 and 76 as well as 74 with slides 80 and 84 and to couple them,
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together by means of a lever 104'm'united with a pivot "10ô it ac 9, - au, é e:
t'r da \ the median line * A ball sucking of lever 104 causes an el2angoinent, with an asymmetrical phase which tends to modify the direct activity. In o4 eaê -also oe-, pot- ,, t ¯. j ¯1. 1. 'Perfect the Installation very well by employing more than three sections. each having a trombone slide and all these openings connected to a simple oscillating lever Ït7, the movement of which will vary) e- '1. <¯ phase lations of sections linearly, such as i7.vest ^ eommaairla, for :. vary the directivity * It is difficult to construct the mtçqqé in such a way that it is exactly at the optimum setting for an expected ten-year length.
For the adjustment after assembly, it is preferable to vary 169brGInEtt the casterrieiit of the two conductors constituting each of the lines of the faedors, ropresantés o / m * of elongation, which '..¯' is sufficient.
In FIG. 8 is shown a longitudinal antenna 'comprising feeders 42 exciting transverse radiating elements supported between the retaining cables 46. For simplicity, we have not shown the reactions.
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tancas The cables 46 are attached at one end to a mast 52 The others extracted from the cables pass over pulleys 54 fixed at different
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with hsutâurs of the mast 5û With this arrangement, the successive radiant elements are arranged in an alignment directed towards the receiver, in azimuth, and above the horizontal at the chosen angle, in elevation-
In Fig. 9 are represented- two longitudinal antennas com-
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, kl ',
piles 60 and 62 supported between the masts 5tët.56 at different angles in elevation. The. antennas are supplied by lines 68 and 70. which end in a distributor member 72 to which the energy is supplied by the transmitter 74. The distributor comes out to supply 1 energy to the antennas successively and periodically so as to make the directivity oscillate in elevation *
Longitudinal antennas can be suspended so that the radiating elements are vertical, horizontal or oblique. * To oscillate the direction of emission more than two antennas can be used.