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"PERFECTIONNEMENTS AUX SYSTEMES D'ANTENNES"
Faisant l'objet d'une première demande de brevet déposée en GRANDE-BRETAGNE le 11 septembre 1931, sous le N 25. 563, aux noms de la Société dite: MARCONI'S WIRELESS TELEGRAPH CY LTD. pt Monsieur Gaston Adelin MATHIEU, dont la susdite Socié- té est l'ayant-droit.
La présente invention se rapporte aux systèmes d'antennes et plus particulièrement aux systèmes d'antennes directionnelles pour ondes courtes du type dans lequel une antenne, possédant des propriétés directionnelles en vertu, entre autres de sa forme, est constituée par un certain nombre d'éléments rayon- nants en forme de baguettes, qui sont placés le long d'un châssis ayant la forme que l'on désire donner à l'antenne ; par exemple l'antenne de forme parabolique dont question dans le
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présent mémoire est constituée par une série d'éléments rayonnants en forme de baguettes disposée le long d'une parabole.
L'objet principal de la présente invention consiste à prévoir une antenne d'un type spécial décrit dans le présent mémoire, d'un rendement électrique élevé, d'une construction telle qu'elle soit mécaniquement simple, d'une réalisation peu coûteuse et d'un emploi facile.
Conformément à la présente invention, l'antenne comprend plusieurs éléments rayonnants, en forme de baguettes, supportés uniquement en leur point milieu, (où des noeuds de courants se produisent) les extrémités de ces éléments rayonnants étant libres dans l'espace.
L'invention sera décrite en vue de son application aux antennes du type réflecteur et aux antennes de transmission et de réception comprenant des réf lecteurs. Quoique l'invention s'applique principalement aux antennes de réflexion, la dite invention n'est cependant pas limitée exclusivement à cette application, mais peut être appliquée aux antennes excitées directement..
L'invention représentée aux dessins annexés sera décrite en se référant à ces derniers.
La Fig. 1 représente en perspective un système d'antenne à réflecteurs comprenant 4 réflecteurs paraboliques montés à côté l'un de l'autre, chaque réflecteur comprenant un tube de support 1 par exemple en cuivre dur de faible diamètre et plié en forme de parabole dont la distance focale convenable pour les longueurs d'onde à transmettre ou à recevoir, (par exemple approximativement un quart de la longueur d'onde, cette distance pouvant être augmentée jusqu'aux trois quarts de la longueur d'onde ou jusqu'à un quart de la longueur d'onde sans grand changement dans les résultats). Le long du tube, on dispose en plusieurs points appropriés des blocs en bois 2 main-
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tenus en place à l'aide de tubes ou da baguettes en quartz 3 de longueurs appropriées,qui maintiennent la forme parabolique du tube.
Les blocs en bois peuvent être fixés d'une façon quelconque au tube, par exemple à l'aide de vis en cuivre, tandis que les tubes ou baguettes en quartz peuvent être fixés aux blocs en bois en pratiquant dans ces derniers des trous dans lesquels s'adaptent étroitement et se collent les dites baguettes. Les ouvertures sont forées dans le tube parabolique en cuivre à des distances convenables l'une de l'autre (par exemple un quart de la longueur d'onde de travail) et les baguettes 4 qui constitueront l'antenne sont fixées dans ces ouvertures en leur point milieu,par exemple à l'aide de vis.
Les baguettes 4 s'étendent donc de part et d'autre du tube de support 1 à angle droit avec le plan de la parabole, de façon que vue de profil, l'antenne se présente sous la forme d'une parabole et vue de face elle se présente sous la forme d'un rectangle. De préférence, chaque baguette porte à chacune de ses extrémités un petit tube métallique (non représenté) qui s'adapte à l'extrémité de la baguette et qui peut glisser le long de la dite baguette et être fixé dans une position quelconque à l'aide d'une vis. De cette façon, les longueurs effectives des baguettes 4, c'est-à-dire les longueurs totales des baguettes munies de leurs prolongements tubulaires, peuvent être ajustées expérimentalement pour produire les meilleurs résultats.
Un petit transmetteur d'une forme connue comprenant une antenne en forme de baguette disposée au foyer de et perpen- diculairement à la ligne focale de la parabole, et des moyens d'excitation de la dite antenne, peuvent être montés sur un second tube en cuivre passant à travers une ouverture pratiquée dans le tube de support principal 1 en cuivre et disposé dans le plan de la parabole. Le tube de support de l'antenne de transmission peut être glissé en avant ou en arrière dans l'ou-
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verture pratiquée dans le support principal, afin de permettre de disposer la dite antenne exactement au foyer de la parabole, des vis sont prévues pour caler le dit tube dans sa position exacte.
Aucun dispositif de transmission n'est représenté à la Fig. 1, mais un dispositif similaire à celui décrit ci-dessus est représenté vu de face à la Fig. 2A et vu de côté à la Fig.
2B. Dans ce dispositif, cependant, l'antenne de transmission 5 seule est intérieure aux réflecteurs paraboliques, les valves du transmetteur 6 étant disposées extérieurement aux dits ré- flecteurs alors que dans le dispositif décrit ci-dessus, elles étaient disposées intérieurement aux dits réflecteurs. Le sys- tème d'antenne est supporté (voir Fig. 1) par un trépied ou un châssis 7 ou de toute autre façon convenable.
Le diamètre des tubes de support principaux 1 sera petit par rapport à la longueur des éléments rayonnants'4. Le rapport qui a donné le meilleur résultat en pratique est de 1 : 35.
De préférence, le dispositif de support, par exemple le trépied ou autre support mécanique,est disposé de façon à per- mettre une orientation facile de la direction du réflecteur; c'est-à-dire que des moyens seront prévus pour permettre la rotation ou l'inclinaison de l'antenne parabolique par rapport aux pieds ainsi que le calage de la dite antenne parabolique dans une position quelconque.
On remarquera aux Fig. 2a et 2b que plusieurs antennes peuvent être disposées côte à côte et excitées par un nombre convenable de transmetteurs dont les oscillations sont en phase de façon qu'un rayon large est émis par l'installation, (voir brevet belge 332.346 qui montre plusieurs réflecteurs parabo- liques ayant chacun son antenne et des moyens pour assurer la
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mise en phase des excitations des dites antennes). Lorsqu'on utilise une telle installation, le système à antennes multiples peut être rendu mécaniquement très résistant en reliant les blocs en bois 2 de chaque système d'antenne à l'aide d'éléments en quartz ou similaires (non représenté) aux blocs correspondants des systèmes d'antennes avoisinants.
De plus, dans une installation à antennes multiples, les baguettes constituant les antennes peuvent être raccourcies et munies à leurs extré mités de petits disques (non représenté), ces disques étant utilisés pour réaliser un faible couplage capacitif entre la baguette d'une antenne et celle de l'antenne voisine; c'est-àdire que dans un tel système d'antenne, chaque baguette de chaque antenne peut être disposée en ligne droite avec une baguette correspondante de chacune des autres antennes (tel que représenté aux Fig. 1 et 2), les baguettes ainsi alignées étant couplées éleetriquement l'une à l'autre à l'aide de capacités existant entre les disques adjacents portés par les ex- trémités avoisinantes des baguettes.
Ce genre de couplage peut également être adopté entre les éléments rayonnants adjacents et directement excités des différents réflecteurs (voir par exemple les disques 8 aux Fig. 2a et 2h). De cette façon, on obtient une distribution uniforme de courant dans toute l'installation et on facilite l'excitation en phase des différents systèmes.
On remarquera que les systèmes d'antennes paraboliques représentés aux dessins ci-joints assurent une onde polarisée horizontalement, le diagramme vertical du rayon résultant dépendant de l'ouverture de la parabole, alors que la diagramme horizontal (celui perpendiculaire à la direction de la polarisation) dépendra du nombre de systèmes d'antennes de transmission disposés l'un à côté de l'autre dans les réflecteurs. En
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modifiant le nombre des antennes et l'ouverture de la parabole on peut donc réaliser pratiquement les diagrammes de rayonnement désirés dans le plan horizontal et dans le plan vertical.
Il est possible d'obtenir une polarisation verticale en utilisant des systèmes d'antennes tels que représentés aux dessins annexés, c'est-à-dire en tournant de 90 le système d'antenne complet, les dispositifs de support étant modifiés en conséquence. Les dispositifs représentés qui assurent une polarisation horizontale sont cependant préférés puisqu'on a trouvé en pratique que ces dispositions de réflecteurs paraboliques forment des écrans de terre efficaces, et assurent des faibles pertes tout en évitant des réflexions indésirables.
Ces différents facteurs peuvent être importants lorsque les systèmes d'antenne sont montés sur des surfaces métalliques, c'est-à-dire sur un toit couvert de métal, comme c'est souvent le cas en pratique. Etant donné qu'on a trouvé que le plan de polarisation reste le même pendant la propagation, c'est-à-dire qu'une onde transmise polarisée horizontalement est reçue comme une onde polarisée horizontalement, la possibilité d'assurer la polarisation dans un plan quelconque est d'une importance considérable puisqu'elle rend possibles les communications en duplex sur une longueur d'onde.
Pour des communications en duplex, on utilise deux systèmes d'antenne construits de façon à émettre des ondes polarisées perpendiculairement entre elles, chaque système travaillant sur la même longueur d'onde, mais pour la transmission d'un message diff érent. Deux systèmes d'antenne similaires perpendiculaires entre eux sont utilisés à la réception.
La particularité de permettre des communications en duplex sur une longueur d'onde en transmettant des ondes polarisées perpendiculairement l'une à l'autre peut être mise à profit non seulement dans des systèmes d'antenne tels que décrits dans le présent mémoire, mais également dans une combi-
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naison de deux systèmes d'antennes quelconques dont chacun est adapté pour émettre des ondes polarisées dans un plan perpandiculaire au plan de polarisation de l'autre système. Il existe plusieurs systèmes d'antenne adaptés pour émettre des ondes polarisées dans un plan et qui peuvent être utilisés pour réaliser des communications en duplex conformément à la présente invention.
Si on le désire, des systèmes d'antenne tels que repré sentés aux Fig. 1 - 2a et 2h peuvent être modifiés en supprimant quelques baguettes 4 du réflecteur au sommet de la parabole, de façon à faciliter le passage du feeder relié à la baguette rayonnante disposée au foyer de la parabole. Un tel dispositif, spécialement avantageux pour la réception, est représenté à la Fig. 3 où l'on remarquera qu'un certain nombre de baguettes 4 du réflecteur sont supprimées dans le voisinage du feeder 9 relié à l'antenne de réception 5. La suppression des baguettes et d'une portion du tube 1 évite des pertes qui résulteraient du voisinage des portions 1 et 9.
Le récepteur proprement dit (10 à la Fig. 3) est disposé dans une boîte de faradisation en cuivre placée de préférence de façon telle que la distance entre le réflecteur parabolique et la paroi la plus rapprochée de la boite soit approximativement égale à un quart de la longueur d'onde de travail. Cette disposition compense considérablement la suppression de certaines baguettes 4. On concevra que, quoiqu'il existe à la Fig. 3 une interruption dans le tube 1, cette interruption ne constitue qu'une interruption électrique et pour assurer la résistance mécanique des deux parties du tube en cuivre, ces dernières peuvent, si on le désire, être reliées ensemble par une pièce quelconque en matière isolante.
La transmission et la réception peut être effectuée par et à l'aide d'une seule installation; par exemple là où un
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seul transmetteur et un seul récepteur sont requis, l'installation combinée de réflexion peut consister en deux éléments réflecteurs disposés l'un à côte de l'autre. De même lorsqu'il s'agit de deux transmetteurs et d'un seul récepteur, un minimum de trois unités de réflexion disposées l'une à côte de l'autre est requis. Pour une transmission à haut rendement, il est cependant préférable d'employer une unité de réflexion spéciale de chaque côté de l'unité au foyer de laquelle une antenne de transmission est montée, de façon que pour un transmetteur double, il est préférable d'utiliser quatre unités de réflexion.
La Fig. 2 annexée représente un transmetteur double comprenant quatre unités de réflexion, les antennes d'excitation 5 étant montées aux foyers des deux unités intérieures de réflexion.
La longueur optima des baguettes 4 de réflexion dépend de leur répartition le long de la parabole, plus elles sont rapprochées,plus leur longueur est grande. Si la distance est inférieure par exemple de 1/20e de la longueur d'onde, la longueur optima se rapprochera de la longueur d'onde et dans ce ca.s chaque ensemble de baguettes, disposées bout à bout dans une installation (telle que celle représentée à la Fig. 1) comprenant plusieurs unités de réflexion disposées à côté les unes des au- tres', peut être constitué par une seule baguette traversant les tubes 1 et perpendiculaire à ces derniers.
On remarquera que dans ce type de construction, les extrémités des éléments rayonnants en forme de baguette de chaque réflecteur ne sont pas libres dans l'espace, puisque seulement les extrémités des longues baguettes traversant à angle droit le dispositif de réflecteurs multiples sont libres dans l'espace et chacune.de ces baguettes constitue en réalité plusieurs éléments rayonnants, notamment autant qu'il y a de réflecteurs.
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Cependant cette dernière construction est fermée électriquement d'une manière équivalenteà celle des autres systèmes d'antennes décrits ci-dessus. Toutefois les constructions représentées aux dessins sont considérées comme préfé- rables au point de vue économique.
Des systèmes d'antennes conformes à la présente invention peuvent si on le désire être construits de façon à y permettre une circulation de vapeur, d'eau chaude ou autres fluides réchauffants, à cet effet les éléments 1,3, 4 et 5 peuvent tous être creux. De cette façon ces systèmes d'antenne peuvent être utilisés en plein air malgré la neige ou le verglas.
On pourra également chauffer électriquement le système d'antenne à l'aide de fils résistants logés à l'intérieur des différents tubes. Lorsqu'on utilise le chauffage à la vapeur il est préférable de prévoir une soupape pour contrôler la pression de la vapeur dans chaque unité du réflecteur et de régler exactement la circulation de la vapeur pour éviter sa condensation.
Les systèmes d'antenne conformes à la présente invention peuvent être employés pour le broadcasting (par exemple le broadcasting de télévision sur ondes très courtes) en disposant suivant un cercle plusieurs unités de réflexion s'ouvrant vers l'extérieur. Un tel dispositif est représenté schématiquement à la Fig. 4. Dans un tel dispositif chaque unité de réfleotion est de préférence pourvue de son antenne d'excitation et de son transmetteur propre, tous les trans metteurs étant excités en phase.
Si cependant les réflecteurs sont excités l'un après l'autre on obtient un phare tournant (par exemple : les besoins de la navigation), et en arrangeant chaque transmetteur de façon à ce qu'il émette un signal caractéristique différent (par exemple : lettre ou
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une note), des moyens peuvent être prévus pour indiquer la position de chaque "beam" de façon qu'une station de réception puisse connaître sa direction par rapport à la station.
Il n'est pas nécessaire évidemment de donner au,- système d'antenne une forme parabolique. Toute autre forme peut être adoptée, on pourra par exemple, obtenir un effet de concentras tion en utilisant plusieurs systèmes d'antenne à côté l'un de l'autre, les dite systèmes ayant une forme en arête de poissons "fish bone". Dans un pareil'dispositif le tube principal de support dont il est question dans la description ci-dessus sera droit au lieu d'avoir une forme parabolique, les baguettes s'étendant depuis le dit tube de support principal et de chaque côté de celui-ci tel que décrit ci-dessus. Un tel dispositif vu de face présentera une forme rectangulaire, mais vu de côté présentera une forme de ligne verticale.
REVENDICATIONS.
1. Un système d'antenne comprenant plusieurs éléments rayonnants en forme de baguettes supportées uniquement en leur point milieu, les extrémités des dites baguettes étant libres dans l'espace..
2. Un système d'antenne tel que revendiqué en 1, et dans lequel les éléments rayonnants en forme de baguette sont suppor- tés uniquement en leur point milieu par un conducteur ayant une forme parabolique, les dits éléments rayonnants étant perpen- diculaires au plan de la parabole.
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