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PERFECTIONNEMENTS AUX SYSTEMES D'ANTENNES RADIOELECTRIQUESo
L'invention se rapporte à des systèmes de transmission radioélectri- que ,et plus particulièrement aux antennes pour émissions ou réceptiôn.; dirigées! utilisées dans de tels systèmes. Un des buts de l'invention est de rendre une an- tenne directrice capable de fonctionner d'une manière efficace pour une rangée considérable de longueurs d'ondes, et d'accroître l'efficacité réceptrice de cette antenne. Un autre but de l'invention est de réaliser une antenne qui ait une sé- lectivité d'acuité voulue à la fois dans un plan vertical et dans un plan horizon- tal. On a enfin aussi cherché à réduire les effets de fading dans la propagation des ondes.
On sait que la hauteur la plus efficace pour une simple antenne verti- cale pourvue d'une connexion à la terre à son extrémité inférieure est égale à
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une demi-longueur des ondes tranmises. Cela est dû en ce que les longueurs élé- mentaires d'une telle antenne absorbent ou émettent, suivant le cas, des énergies qui contribuent, quand elles sont superposées, à créer une résultante qui est plus grande en amplitude que celle qui peut résulter d'une antenne analogue et sembla- blement excitée de longueur plus courte ou plus grande.
On a cependant trouvé que l'efficacité de réception, qui est caractéristique d'une antenne verticale de lon- gueur égale à une demi-onde, peut être maintenue et en réalité amplifiée par un ac. croissement dans la longueur de l'antenne accompagnée d'une inclinaison définie de celle-ci dans la direction ou en direction inverse de la station émettrice éloignée La règle générale simple est que la longueur de l'antenne inclinée soit équivalen- te à une demi-longueur des ondes transmises, plus une longueur égale à la projec- tion de l'antenne sur un plan parallèle à la direction de la propagation des ondes.
Dans le cas d'ondes propagées horizontalement la longueur de l'antenne doit être égale à la moitié de la longueur d'onde accrue de la projection horizontale de 1' antenne inclinée.
Il résulte aussi que dans le cas d'une antenne inclinée, répondant à différentes longueurs d'ondes, le fonctionnement effectif de cette antenne varie, mais légèrement avec un changement considérable dans la longueur des ondes trans- mises, en supposant que les énergies de celles-ci et leur direction de propaga- tion restent les mêmes. Il est par conséquent possible d'utiliser une telle an- tenne dans un système où il est désirable ou nécessaire de changer les longueurs d'ondes de temps en temps, et cela constitue une caractéristique extrêmement im- portante de l'invention.
Il est aussi possible de combiner l'antenne avec un mo- yen mécanique simple en vue de changer rapidement l'inclinaison de l'antenne vers l'angle le meilleur, simultanément avec un changement dans la longueur d'onde, puisque par cet arrangement on peut disposer l'antenne pour les différentes lon- gueurs des ondes reçues, sans modifier sa longueur ou substituer une autre anten- ne à celle déjà utilisée. On peut aussi combiner l'antenne avec un dispositif mécanique pour faire tourner le plan vertical de l'antenne vers sa position la meilleure pour radier ou absorber l'énergie transmise.
Des antennes inclinées, construites suivant la présente invention, se prêtent facilement à diverses combinaisons et peuvent servir pour constituer des rideaux. Une telle antenne, convenablement établie, offre un effet de terminaison
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qui est relativement très faible en comparaison de sa sélectivité directive de pointe.
D'autres faits additionnels, ainsi que les buts atteints, apparaissent mieux de la description suivante basée sur les dessins ci-joints.: Sur ceux-ci, la figure 1 représente une antenne verticale d'une hauteur égale à une demi-longueur d'onde et qui est représentée ici dans le but de faciliter l'exposé des principes de l'invention ; lafigure 2 est un tableau donnant en détail les courants vecteurs pour l'antenne de la figure 1; la figure 3 représente une antenne dont la hauteur est égale aux trois quarts d'une longueur d'onde, cette antenne est inclinée à son angle le meilleur dans la direction des ondes reçues; la figure 4 est un tableau montrant les courants vecteurs pour cette antenne; la figure 5 montre une antenne en forme de V renversé, qui comprend deux conducteurs ou éléments inclinés; la fig.
6 est un tableau représentant les courants vecteurs pour cette antenne; la fig.7 est une antenne en double V renversés, comprenant deux antennes du type à simple V; la fig. 8 montre en coordonnées polaires la caractéristique directionnelle en plan vertical d'une antenne inclinée à simple conducteur et d'une antenne verticale à simple conducteur, ayant chacune une hauteur égale à une longueur d'onde; la fig.9 représente schématiquement un système pour combiner une section d'antenne en V ren- versé avec un moyen pour faire tourner le plan vertical de l'antenne et l'amener dans une direction quelconque voulue; la figure 10 montre une simple section d'an- tenne en V renversé, associée avec un moyen pour changer l'angle d'inclinaison pour chaque branche ou élément de la section en V;
les figsoll et 12 représentent res- pectivement un système d'antennes unidirectionnel à réception par pointe et un sy tème d'antenne unidirectionnel à réception latérale comprenant chacun un excita- teur et un réflecteur; les figs.13, 1' et 15 sont des courbes se rapportant aux sys- tèmes utilisant la présente invention, et sont établies pour une longueur d'onde particulière. Les courbes de la figo13 montrent la relation qui existe entre 1' angle d'inclinaison d'une simple antenne à conducteur linéaire et la longueur de l'antenne dans les cas de directivité horizontale maximum et minimum. La courbe de la fig.14 fournit un moyen pour déterminer les projections horizontales et ver- ticales d'antennes de différentes longueurs, chacune étant inclinée à l'angle le meilleur pour une directivité horizontale.
Les courbes de la figure 15 montrent le gain en décibels réalisé en utilisant une antenne inclinée pour les types et
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longueurs indiqués, comparativement aux résultats obtenus avec l'antenne verticale d'une demi longueur d'onde.
Suivant la fig.l, une antenne verticale 1, d'une demi-longueur d'onde, est associée avec un dispositif radio-translateur tel qu'un récepteur ou un trans- metteur, et cela au moyen du transformateur 2 qui comprend les enroulements 4 et 5.
La borne inférieure de l'antenne est connectée à la terre 3 à travers l'enroulement 5.
Si on suppose que la direction de l'onde reçue est telle que celle in- diquée par la flèche 6. l'onde frappe tous les éléments tels que a,b,c,d, e, de 1' antenne verticale 1 au même moment, et par suite les divers voltages induits sont en phase l'un avec l'autre, et l'on peut supposer qu'ils ont les directions indiquées dans la deuxième colonne de la fig.2. Le courant produit par le voltage dans le segment e et directement propagé à l'enroulement 5, exige le temps correspondant à un demi-cycle pour passer du segment e à la bobine 5.
Semblablement, le courant di- rectement transmis du point d exige un temps correspondant à trois huitièmes d'un cycle pour atteindre l'enroulement 5, et les courants directement transmis des points .Le b, a exigent respectivement un temps correspondant à un quart, un huitième et zé- ro cycle pour arriver à l'enroulement 5. En supposant une rotation dans le sens in- verse du mouvement des aiguilles d'une montre comme positive ou en avançant les cou rants individuels dans l'enroulement 5, à l'instant considéré, ceux-ci sont retar- dés en rapport à leurs voltages d'une valeur équivalente à la longueur de l'antenne séparant l'enroulement 5 des segments respectifs. Cela est représenté dans la co- lonne III du tableau de la fig.2 au moyen de petites flèches qui indiquent seule- ment la direction et non l'amplitude des courants.
En faisant la somme des cou- rants vecteurs individuels directement propagés, on peut voir du diagramme placé au bas de la colonne du tableau que la résultante est un vecteur maximum, vu qu'elle est un diamètre du cercle des vecteurs. Bien que cette explication soit basée sur un choix de parties élémentaires espacées, il est évident que les conditions dans 1' antenne entière sont exactement représentées par ces parties, et par suite le ta- bleau indique l'effet résultant dans la totalité de l'antenne.
Le courant réfléchi résultant est semblablement déterminé. Les condi- tions sont telles que celles indiquées dans la colonne quatre du tableau. Le cou- rant du segment e a un renversement de phase du à l'effet de réflexion de l'antenne
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à son extrémité libre, et il arrive donc à l'enroulement 5 à un moment correspon- dant, effectivement, à un cycle complet après qu'il a été produit. Donc à un mo- ment quelconque donné, tel que mesuré à l'enroulement 5, ce courant est retardé d' un cycle complet par rapport au voltage e.
Le courant réfléchi provoqué au point d parcourt un huitième de cycle vers l'extrémité ouvertes puis est réellement re- tardé d'un demi-cycle par l'effet de réflexion, et ensuite est retardé d'un autre demi-cyce par l'antenne d'une demi-longueur d'onde avant d'atteindre la bobine 5.
Au moment où ce courant arrive à l'enroulement 5, il est donc retardé d'un cycle et un huitième par rapport au voltage dans le segment d. Les vecteurs restants pour les courants réflechis sont déterminés d'une manière semblable;, et leur résul-' tante est aussi un diamètre du cercle des vecteurs tel que montré sur le tableau ,
La figure 2 donne donc les courants vecteurs sous forme de tableau pour l'antenne de la fig.1.
Dans la colonne 1 sont indiqués les segments; dans la co- lonne II sont indiqués les voltages induits dans chaque segmenta dans la colonne III sont indiqués les courants à travers le récepteur, DP correspondant à une pro- pagation directe et RF à une propagation par réflexion, tandis que R indique les résultantes de III; dans la dernière colonne, TR indique la résultante totale. On doit observer que la résultante des vecteurs des courants réfléchis à la même di- rection que la résultante des courants propagés directement. Par conséquent les deux résultantes pour l'antenne de la figol s'ajoutent et coopèrent afin de donner une résultante totale maximum, ou en d'autres termes une directivité horizontale maximum. Les vecteurs sont naturellement rotatifs et les directions montrées par les flèches sont seulement relatives.
On doit noter, en connexion avec la fig.1, que si l'antenne verticale avait une hauteur d'une longueur d'onde au lieu d'une demi-longueur d'onde, un vec- teur résultant total minimum ou un vecteur résultant zéro serait obtenu pour les ondes propagées dans un plan horizontal. Une antenne verticale d'une hauteur égale à une longueur d'onde est donc particulièrement adaptée pour rejeter les ondes ho- rizontales.
De même en comparant les antennes verticales et les antennes iniinées construites en concordance avec l'invention, une antenne verticale d'une demi-lon- gueur d'onde est une antenne standard convenable vu qu'elle possède une caractéris- ristique maximum de direction horizontalo
Sur la fig. 3, l'antenne 7 a une hauteur égale aux trois quarts d'une lon-
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gueur d'onde, et elle est connectée à la terre a travers un enroulement d'un trans- formateur 8. L'autre enroulement de ce transformateur peut être connecté à un transformateur ou à un récepteur, mais pour faciliter la description on suppose qu'il est connecté à un récepteur.
L'antenne est inclinée sur la verticale d'un angle 0 tel que la projection de l'antenne sur un plan parallèle à la direction de l'onde reçue, représentée par la flèche 9, est une demi-longueur d'onde plus courte que la longueur de l'antenne propre, c'est-à-dire d'une longueur égale à un quart de longueur d'onde pour l'antenne de la fig.3. Ainsi qu'il est expliqué vectoriel- lement ci-après, une antenne inclinée d'un tel angle, appelé par la suite l'angle le meilleur pour la longueur d'antenne donnée, possède une caractéristique direc- tionnelle maximum dans le sens de la propagation des ondes. Les petites lettres f,g,h, i, j, k, l, représentent des petits segments d'antenne espacés le long de l'antenne d'une hauteur égale à un huitième d'onde.
Ainsi qu'il a déjà été établi la fig.4 montre le diagramme des vecteurs pour l'antenne de la fig.3. Dans la colonne 1 sont indiqués les segments et dans la colonne II sont indiqués les voltages induits dans chaque segment. Les cou- rants à travers le récepteur est indiqué en III, DP correspondant à la propagation directe et RF à la propagation due à la réflexion. Les résultantes de ces courants sont indiquées en R, tandis qu'en TR est la résultante totale.
Considérant particulièrement la colonne des voltages induits, on voit que les voltages simultanément induits dans les segments sont de phases relative- ment différentes, et à ce point de vue le système considéré diffère de celui mon- tré fig.l. Cela provient du fait que la partie de l'onde induisant le voltage dans un segment quelconque est de 15 ou 1/24 d'un cycle en retard par rapport à celle induisant le voltage dans le segment immédiatement au-dessus. Les différences de phase entre les voltages des éléments induits et leurs courants résultants à tra- vers le transformateur 8 sont obtenues de la manière déjà expliquée en connexion avec la fig.2, les courants comme dans la fig.l étant toujours retardés par rap- port à leurs voltages avec l'exception du courant directement propagé du segment le plus bas.
Une résultante maximum est obtenue pour le courant directement pro- page, et une résultante zéro pour le courant réfléchi, ainsi qu'il est montré au bas du tableau de la figure 4.
Dans toutes les antennes inclinées en concordance avec cette invention,
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la résultante du courant propagé directement est un diamètre d'un cercle de vec- teurs. La résultante des courants réfléchis varie de zéro, dans le cas d'une an- tenne ayant une hauteur égale à un multiple impair d'un quart de longueur d'onde, à de petites valeurs quand la hauteur est un multiple pair d'un quart de longueur d'onde. A mesure que le multiple pair s'accroît, la résultante des courants ré- fléchis décroît. Une antenne inclinée, telle que montrée fig.3, a un rapport en- tre l'extrémité supérieure et l'extrémité mise à la terre pratiquement égale à l' unité, et ce rapport peut être fortement accru.
Cela veut dire que les effets dus aux ondes propagées en direction inverse à celle indiquée par la flèche 9 peuvent être pratiquement éléminés en terminant convenablement l'antenne. Toutefois les terminaisons n'affectent pas le phénomène de réflexion et ne changent pas la ca- ractéristique montrée fig.4, puisque pour une antenne inclinée à simple conduc- teur le courant réfléchi résultant est nul, ainsi qu'il est indiqué sur cette fi- gure. Le rapport entre les courants transmis directement et réfléchis est évidem- ment inférieur quand l'antenne a une hauteur égale à un multiple impair d'un quart de longueur d'onde, et quand la direction de propagation est telle que montrée sur la figure ou en sens opposé.
Si on compare l'antenne de la figure 3 à l'antenne standard de la fig.
1 d'une hauteur égale à une demi-onde, le gain de transmission obtenu en utilisant l'antenne de la fig. 3 résulte d'abord du fait que cette dernière est plus longue et plus directive que la première. L'antenne verticale reçoit les ondes propagées horizontalement de toutes les directions, tandis que l'antenne inclinée favorise les ondes transmises dans les deux directions opposées, le diagramme de directivi- té ressemblant au diagramme de la fig.8. Comparée à une antenne verticale ayant une hauteur égale à trois quarts de longueur d'onde, la résultante finale pour l' antenne inclinée de la fig.3 ne possède aucune composante réfléchie, tandis que la résultante pour l'antenne verticale comprend une composante réfléchie aussi bien qu'une composante propagée directement.
Sur les deux figures 2 et 4, les vecteurs des courants réfléchis et pro pagés directement pour les segments extrèmes supérieurs et extrêmes inférieurs sont opposés en phase. Cette condition est nécessaire dans tous les cas pour obtenir des résultats maxima. En d'autres termes, l'antenne doit être inclinée dans la direction de, ou en direction inverse de, celle des ondes reçues, et d'une manière
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telle que le courant provenant de l'élément supérieur arrive ou passe à travers le récepteur un demi-cycle plus tard que celui provenant simultanément dans l'élément inférieur.
Quand cette condition est remplie, l'antenne est uis demi-onde plus longue que sa projection sur un plan parallèle à la direction de la propagation des ondes, et son angle avec cette projection est le meilleur, comme cela a été précédemment établi.
La figure 5 montre une autre forme de réalisation de l'invention. Sur cet arrangement deux conducteurs 10 et 11, inclinés chacun de l'angle le meilleur pour les ondes envisagées, sont réunis l'un à l'autre afin de former un V ren- versé. A titre d'exemple, la longueur de chaque conducteur ou élément a été faite égale à une longueur donde. Comme pour la fig.2, cette longueur est une demi- longueur d'onde plus grande que la projection de l'élément sur un plan parallèle à la direction de la propagation des ondes rechenhées. La borne inférieure du con ducteur 10 est reliée à la terre à travers l'enroulement 12 du transformateur 13.
L'enroulement 14 de ce transformateur est connecté soit à un transmetteur, soit à un récepteur. Le système d'antenne montré possède une caractéristique bi-direc- tionnelle mais elle peut être faite unidirectionnelle en connectant convenablement le conducteur 11 à la terre à travers une impédance en "m". Les lettres m à u dé- signent des segments infinitésimaux placés le long des conducteurs 10 et 11, les segments adjacents étant séparés d'un quart de longueur d'onde. La flèche 15 in- dique la direction des ondes reçues.
La figure 6 montre le diagramme des vecteurs pour l'arrangement de la fig. 5. Les¯rangées SY et EV indiquent respectivement les voltages d'espace et les voltages effectifs dans les segments indiqués dans la rangée I, tandis que les courants à travers le récepteur III sont indiqués dans les deux dernières rangées: DP pour la propagation directe et RF pour la propagation par réflexion. Les résul. tantes RDP et RRF pour ces deux propagations sont aussi indiquées, tandis que TR indique la résultante totale. Les voltages induits et d'espace aux segments élé- mentaires m à u sont représentés dans la rangée supérieure.
Comme on peut le voir le voltage induit dans le segment n est un huitième de cycle retardé sur celui in- duit dans le segment m, et semblablement les voltages induits dans les segments élémentaires restants sont retardés d'un huitième de cycle sur ceux induits dans le segment de droite immédiatement adjacent. La deuxième rangée supérieure de
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flèches représente les voltages effectifs ou du conducteur aux mêmes points élé- mentaires. Les voltages effectifs ( en ce qui concerne l'effet sur l'enroulement
12) dans le conducteur 10, comme par exemple dans les segments q et u, sont opposés en phase à ceux induits dans le conducteur 119 et coopèrent plutôt que de s'y op- poser, avec les voltages effectifs dans l'autre conducteur.
Cela est vrai puis- que, pour autant que l'on envisage leurs actions réunies dans l'enroulement 12e la direction des voltages élémentaires dans le conducteur 10 est inversée par rap- port à celle des voltages du conducteur 11 par suite de la courbure ou sommet de l'antenne.
La manière de déterminer la relation de phase entre les voltages et les courants à propagation directe et réfléchie,-passant à travers l'enroulement 12, a été décrite en connexion avec les figures 1 et 2 et est seulement brièvement indi- quée ici. Le courant directement propagé, produit par le voltage m, arrive à la bobine 12 deux cycles complets après que le voltage élémentaire m qui le produit a eu lieu, puisque l'antenne à deux longueurs d'onde. Le courant résultant du voltage n traverse une distance égale à une et trois quarts de longueur d'onde le long des conducteurs 11 et 10, et naturellement passe à travers l'enroulement 12 une± trois quarts cycles plus tard après que le voltage a eu lieu.
De même la direction des autres courants élémentaires, directement propagés et réfléchis, peut étire déterminée en observant que le courant passant à l'extrémité ouverte est inversé par réflexion et par suite effectivement retardé d'un demi-cycle. Par exemple, le courant réfléchi provenant de m arrive à l'enroulement 12 en relation de phase opposée avec le courant propagé directemento Le courant provenant de n parcourt un quart de longueur d'onde correspondant à une retardation de 90 vers l'extrémité libre, puis est retardé de 180 par réflexion, puis parcourt deux lon- gueurs d'onde entières correspondant à une retardation de 720 vers la bobine 12.
Les sommes des courants directs et réfléchis sont indiqués à droite du tableau de la fig.6. On doit observer, en regard du courant réfléchi, que la résultante pour chaque conducteur 10 et 11 pour un nombre progressivement accru de segments, par- court 540 ou une et demi-fois le tour du cycle des vecteurs, pour fimalement pren- dre la même direction que la résultante de l'autre conducteuro Cette résultante double est ajoutée à la résultante double obtenue pour le courant propagé directe- ment pour donner la résultante totale montrée à l'extrémité droite de la figure 6,
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Pour les ondes propagées en direction opposée à celle indiquée sur cette figure, les composantes directes et réfléchies sont semblables mais opposées en direction aux composantes réfléchies et directes montrées respectivement sur la figure.
La résultante totale est naturellement opposée en direction à celle indiquée sur la figure. Le système de la figure 5 est donc à direction bilatérale et répond égale- ment aux ondes propagées dans les deux directions.
La figure 7 représente un système récepteur unidirectionnel comprenant deux antennes 16 et 17 en forme de V renversé. L'antenne 16, qui est le réflec- teur, est espacée de la source d'ondes d'un quart de longueur d'onde en plus que l'antenne 17, mais est dans le pême plan vertical que cette dernière qui est l'ex- citateur. La flèche 18 indique la direction des ondes propagées. Chaque élément ou conducteur incliné a une longueur égale à W fois la longueur d'onde et fait un angle , le meilleur, avec la direction horizontale, de sorte que la projection horizontale de chaque élément est d'une longueur d'onde plus courte que la lon- geur de l'élément, ou w - #/2 d'une longueur d'onde. Un transformateur 19 est utilisé pour connecter l'excitateur 17 au récepteur.
Les chiffres de référence
20 et 21 désignent respectivement une bobine d'inductance et un condensateur uti- lisés pour terminer convenablement le réflecteur 16.
La direction unique est assurée au moyen du réflecteur de la manière bien connue. Le voltage induit dans le conducteur 16 par les ondes recherchées est retardé d'un quart de cycle par rapport à celui induit dans le conducteur 17.
Puisque le champ reradié par le conducteur 16 est opposé en phase à celui de l'es- pace immédiatement adjacent, et puisqu'il y a une distance d'un quart de longueur d'onde entre le réflecteur et l'excitateur, l'énergie de l'antenne 16 induit un voltage dans l'antenne 17 en phase avec le voltage induit dans cette dernière.
Donc les courants résultants s'ajoutent l'un à l'autre et la réception dans cette direction est maximum. Cependant les ondes de direction opposée induisent un vol- tage dans le réflecteur 16 qui précède d'un quart de cycle celui induit simultané- ment dans l'excitateur 17. A cause du changement de phase de 180 dû à la reradia tion et à cause de l'espacement d'un quart de longueur d'onde, le voltage induit dans l'excitateur 17 par l'énergie du réflecteur 16 est opposée en phase à celle qui était induite dans l'excitateur. Les courants induits par l'énergie provenant de cette direction non désirée sont donc réellement supprimés.
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La fig. 8 donne en coordonnées polaires les courbes caractéristiques de direction mathématiquement calculées dans un plan verticale Ces courbes corres- pondent à une antenne réceptrice linéaire ayant une longueur égale à une longueur d'onde et connectée parfaitement à la terre. La courbe en ligne pointillée 22 con- tient deux boucles et représente la courbe caractéristique quand l'antenne est pla- cée verticalement. La courbe en ligne pleine 23 représente la courbe caractéristi- que quand l'antenne est inclinée de 30 sur la verticale et dans un plan vertical qui renferme le point de propagation. Le long de l'axe horizontal, la distance dé- signée en pourcentage, représente le courant maximum recherché obtenu théoriquement par ce système.
Quand l'antenne est inclinée dans un autre plan vertical quelcon- que, le courant recherché est moindre que le courant maximum justement indiqué. Une étude de ces courbes montre le fait qu'il n'y a pratiquement ausune réception en direction horizontale quand cette antenne est dans une position verticale, tandis que quand elle est inclinée de 30 dans le chemin de l'onze reçue, il y a une ré- ception maximum des ondes voulues. De plus la position du lobe inférieur pour l'an- tenne inclinée indique que cette antenne a une très bonne caractéristique pour les ondes propagées verticalement aussi bien qu'horizontalement.
En d'autres termes elle a un angle élevé de réponse, et par suite est particulièrement bien adaptée pour réduire au minimum les perturbations statiques si celles-ci sont plus intenses, aux angles relativement proche de la surface de la terre ainsi que cela est supposée Pour la même raison, l'énergie absorbée renfermant celle réfléchie par la couche de Heaviside, arrive à travers comparativement peu de chemins de transmission avec comme résultat que le fading est matériellement réduite L'antenne représentée pos- sède une caractétistique bidirectionnelle, mais comme expliqué précédemment elle peut être faite unidirectionnelle par l'emploi d'un réflecteur ou par une impédance terminus convenable.
Sur la fig.9 une antenne 24, du type en V renversé, telle que décrite ci-dessus, est indiquée et disposée de manière que le plan vertical de'l'antenne peut être changé et amené dans une direction voulue quelconque. L'arrangement par- ticulier montré sur cette figure est indiqué simplement à titre d'exemple, et il est évident qu'un arrangement convenable quelconque pour changer la direction du plan vertical, ainsi que pour le placer dans le sens d'une station transmettrice ou réceptrice distante, peut être utilisé à la place du moyen montré ici.
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Le système schématiquement montré sur cette figure comprend un chemin circulaire 25 placé dans un plan horizontal et connecté à travers des isolateurs 26 et 27 aux deux bornes inférieures du V renversé. Une borne est reliée à la terre à travers un enroulement du transformateur 28 qui est associé avec un système translateur tel qu'un transmetteur ou un récepteur. L'autre borne est connectée à travers une impédance terminale 29 à la terre dans le but d'obtenir une caractéris tique à direction unique. Le plan de l'antenne peut tourner autour du pylône 30 dans l'un ou l'autre sens, les conducteurs de l'antenne étant maintenus dans le même plan au moyen de fils convenables, ainsi qu'il est indiqué.
L'antenne fonc- tionne comme celle indiquée figure 5, et en plus de cela elle cat à direction uni- que, pouvant être ajustée dans le plan le meilleur pour transmettre ou recevoir.
Elle est montrée sur le dessin dans la position maximum pour recevoir des ondes propagées dans le sens indiqué par la flèche 31.
La figure 10 se rapporte à un dispositif pour ajuster ou changer l'in- clinaison de l'antenne vers 1 'angle le meilleur #, afin de transmettre ou rece- voir des ondes d'une longueur donnée dans certaines limites. Le chiffre 32 se rapporte à un chemin horizontal convenablement supporté et le long duquel le con- ducteur ou élément 33 de l'antenne 34 du type à V renversé peut se mouvoir.
L'an- tenne est supportée par une poulie 35 qui à son tour est supportée par un pylône 36 et reliée à un contrepoid 37, de sorte que quand le conducteur se meut de la position montrée en ligne pleine à la position montrée en ligne pointillée, la combinaison de la poulie et du contrepoid coopère pour maintenir chaque élément de l'antenne 34 d'égales longueurs et l'angle d'inclinaison de chaque élément éga- le à celui des autres. L'antenne est connectée à la terre à travers le transfor- mateur 38 qui correspond à un récepteur pour recevoir les ondes venant de la di- rection indiquée par la flèche 39. Un transmetteur peut évidemment être utilisé dans ce système à la place du récepteur.
Si chaque coté du V renversé a une lon- gueur de plusieurs longueurs d'onde, le sommet du V se meut travers une distance coniparablement petite ainsi qu'il apparaît de la discusion de la courbe de la fig.
13. L'arrangement montré fig.10 peut évidemment être combiné avec celui utilisé fig.9, de sorte qu'un système d'antenne peut être construit qui est ajustable pour différents angles et en même temps capable d'être tourné dans une direction voulue quelconque pour une directivité maximum. Un tel système convient spécialement
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pour être utilisé sur les bateaux ou sur les aéroplanes, ainsi que dans les en- droits où il est impossible de construire une antenne telle que montrée figures
11 et 12.
Les figures 11 et 12 représentent respectivement un réseau d'antennes à réception ou transmission par pointe et un réseau d"antennes à réception ou transmission latérale comprenant des unités du type en V renversé décrit ici. Le réseau à réception ou transmission par pointe et le système de transmission montré schématiquement fig.ll comprend un excitateur 40 et un réflecteur 41 qui renfer- ment chacun à leur tour quatre sections en forme de V renversé, construites con- formément à l'invention et connectées électriquement l'une à l'autre. En prati- que un nombre quelconque de sections peuvent être utilisées, le nombre indiqué é- tant simplement choisi à titre d'exemple.
L'excitateur et le réflecteur sont dis- posés dans le même plan l'un avec l'autre et avec la station coopérante distante, et chaque section du réflecteur est à un quart de longueur d'onde plus loin de la station distante que la section correspondante de l'excitateur. Ce dernier est relié à la terre à travers un transformateur 42, et il est inductivement associé avec une ligne de transmission 43 se dirigeant vers un dispositif translateur.
Le réflecteur est relié à la terre à travers une impédance comprenant une bobine 44 et un condensateur 45. La flèche 46 indique la direction des ondes transmises.
Le système de la fig.ll convient particulièrement bien si des considérations d'es- pacement ne sont pas de première importante. Il possède une caractéristique uni- directionnelle à grande acuité qui peut être fortement amélioré en choississant convenablement le nombre de sections ou d'antennes du type en V renversé.
La figure 12 montre en perspective un arrangement d'antennes à récep- tion ou transmission latérale. Cet arrangement comprend une rangée d'excitateurs 47 faits de sections en V renversé telles que 48, tous les sommets de ces sections étant dans un plan perpendiculaire à la direction de la propagation des ondes, la- quelle est indiquée par la flèche 49. Les sections sont espacées les unes des autres de la distance voulue qui pour un nombre donné de sections produit la carac téristique unidirectionnelle qui a le plus d'acuité. Dans le même plan se trouve pour chaque section excitatrice une autre section aussi du type en V renversé, telle que 50 et qui se trouve plus éloignée de la station distante d'un quart de longueur d'onde. Ces sections forment une rangée 51 qui constitue le réflecteur.
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L'excitateur et le réflecteur peuvent consister en un nombre quelconque de sections et ne sont pas limités au nombre indiqué au dessin.
Le système de transmission montré fig.12 est désigné pour que les cou- rants passant de chacune des sections de l'excitateur vers l'enroulement 52 du transformateur 53 traversent une distance égale à celle qui est traversée par les ' courants passant des sections excitatrices restantes. Semblablement, dans le sys- tème de transmission montré, associé avec les sections réflectrices, le courant passant de chaque section réflectrice vers la terre à travers l'impédance terminus comprenant la bobine 54 et le condensateur 55, traverse une distance égale à celle traversée par le courant passant des autres sections réflectrices. Donc le système de transmission n'affecte pas la relation de phase entre les courants des diverses sections. L'enroulement 56 du transformateur 53 est connecté à un récepteur.
Les fonctionnements des systèmes montrés figures 11 et 12 sont respec- tivement semblables à ceux des réseaux à réception ou transmission par pointe ou latérale bien connus. Quand le système par pointe est utilisé pour la réception, l'énergie absorbée dans chaque section est combinée en série avec celle absorbée dans les autres sections, et certaines sections servent comme ligne de transmission pour l'énergie absorbée dans les autres sections. Quand le réseau de la figure 12 est utilisé pour la réception, les éléments correspondants sont simultanément ex- cités par l'onde reçue, et les sections sont dans un sens parallèle l'une à l'autre
Une description plus détaillée des systèmes envisagés peut être trouvée dans le brevet belge No.358.311 du 18 Février 1929, ainsi que dans le brevet Anglais No.
272.II7 du 10 Janvier 1927. Dans les deux systèmes, la résultante des vecteurs pour chaque section effective au transformateur possède la même direction que pour les autres sections. Les deux systèmes peuvent évidemment être utilisés pour la transmission avec le même degré de succès.
Sur la fig.13 deux courbes sont indiquées. La courbe A sert à détermi- ner l'inclinaison dans le plan vertical renfermant la station distante pour diffé- rentes longueurs d'une antenne linéaire afin que la condition de directivité hori- zontale maximum soit atteinte. La couche B détermine semblablement l'inclinaison pour une directivité horizontale minimum. Les ordonnées indiquent l'inclinaison du fil 0 sur la verticale, tandis que les abscisses indiquent les longueurs en longueur d'onde pour un simple conducteur. Les deux courbes possèdent une carac-
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téristique relativement plate pour des longueurs supérieures à cinq longueurs d' ondes.
D'après la courbe A, on voit que l'angle d'inclinaison pour une antenne de cinq longueurs d'onde est de 64 environ, et que pour une antenne de dix longu gueurs d'ondes elle est de 72 environo A cause de cette petite différence de 8 , il est évident qu'une antenne de cinq longueurs d'onde, inclinée vers l'onde reçue à la moyenne des angles ci-dessus, c'est-à-dire 68 , convient pour toute une rangée de fréquences dans laquelle la haute fréquence est double de la. basse fréquence.
Ces courbes représentent donc un des faits importants de l'invention, c'est-à-dire qu'une antenne inclinée est particulièrement bien adaptée pour servir pour une rangée comparativement grande de fréquenceso On peut aussi voir, en comparant les deux courbes, qu'une antenne inclinée pour une directivité horizontale maximum peut facilement être adaptée pour une directivité horizontale minimum à cause de la faible différence, pour une antenne d'une longueur donnée, entre les angles les meilleurs pour une directivité maximum et minimum.
Sur la figure 14, la hauteur verticale en longueurs d'onde est indiquée en ordonnées tandis que la projection horizontale calculée en longueurs d'onde est indiquée en abscisse. La courbe en ligne pointillée indique la longueur d'antenne la meilleure w en longueurs d'onde;, tandis que la longue flèche horizontale indique la direction de l'onde de longueur donnéeo
De la courbe de la figure 14, les projections horizontales et vertica- les d'antennes inclinées à différents angles peuvent facilement être déterminées.
la courbe indique aussi d'une autre manière, le fait que pour toutes les antennes ci-dessus de cinq longueurs d'ondes, il y a une petite différence dans les angles les meilleurs, et qu'une antenne de différentes longueurs d'ondes et inclinée en concordance avec l'invention convient admirablement pour répondre à plusieurs fré- quences différentes.
Sur la figure 15, le gain en décibels aux inclinaisons les meilleurs pour une antenne verticale d'une demi-longueur d'onde est indiqué en ordonnée tan- dis que la longueur d'éléments simples en longueurs d'onde est indiquée en abscisse La courbe C est pour une antenne en V renversé avec réflecteur, la courbe D est pour une antenne en V renversé, et la courbe E est pour un simple conducteur incli- né.
Des courbes de la fig.15, le gain réalisé en utilisant un simple con-
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ducteur incliné, une antenne en V renversé, et une antenne double en V renversé pour différentes longueurs et par rapport à l'antenne verticale standard d'une demi- longueur d'onde, peut être déterminé. Comme cela a été spécifié précédemment, une partie du gain obtenu est due à la longueur accrue utilisée dans l'antenne inclinée comparativement à l'antenne verticale standard d'une demi-onde, et une partie est due au fait que la résistance de radiation de l'antenne est réduite à travers la directivité de plus grande acuité. Les courbes pour les différente types de ré- seaux indiqués figures 11 et 12 ont été omises sur le dessin.
Il suffit d'observer que ces réseaux possédât évidemment des gains de transmission plus grands que ceux des sections simples dont les gains vis à vis de l'antenne standard sont indiqués figure 15.
Bien que l'invention ait été décrite en connexion avec certaines formes particulières de réalisation, il est clair qu'elle peut s'appliquer à beaucoup d' autres formes et qu'elle n'est pas limitée aux arrangements montrés. Par exemple des réseaux comprenant de simples conducteurs inclinés, tels que représenté fig.3, et des systèmes à double V renversée renfermant une série d'antennes en V renversé se trouvant en différents plans avec leurs sommets ou leurs extrémités superposées, peuvent très bien être utilisés.
REVENDICATIONS.
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1 - Antenne comprenant un conducteur incliné ayant une longueur prati- quement égale à une demi-longueur d'onde des ondes recherchées, plus la projection de l'antenne sur le chemin des ondes propagées.
2 - Système d'antennes directives comprenant un ou plusieurs conducteurs linéaires dont aù moins l'un d'aux est incliné par rapport à la verticale et est égan longueur à une demi-longueur d'onde des ondes recherchées, plus sa projec- tion sur le chemin des dites ondes.
3 - Antenne comprenant un conducteur linéaire d'une longueur plus gran- de qu'une demi-longueur d'onde et placé de manière, par rapport à la direction nor- male de propagation des ondes désirées, que son efficacité de transmission est plus grande que celle d*.un conducteur placé semblablement mais de longueur plus grande ou plus petite.
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