Antenne d'émission dirigée. La présente invention a pour objet une antenne d'émission dirigée, du type déve loppé, relativement longue par rapport à la longueur d'ondes de travail et comprenant des longueurs de conducteur disposées au moins approximativement suivant la ligne générale d'extension ,de l'antenne, ces longueurs alter nant avec et connectant en série ,des longueurs de conducteur formant un angle avec cette lio,ne générale.
L'antenne suivant l'invention est caracté rise en ce que chacune desdites longueurs de conducteur disposées suivant la ligne géné rale d'extension de 'l'antenne est approximati vement égale à un nombre impair de quarts de la longueur d'onde de travail et est con nectée à la suivante, par une boucle formant un angle avec ladite ligne, ces boucles ayant une langueur, mesurée suivant le conducteur approximativement égale à un nombre im pair de demi-longueurs d'onde, le tout étant disposé de telle sorte que la radiation -de ces longueurs formant un angle avec la ligne gé nérale d'extension -de l'antenne soit additive dans une direction et s'annule pratiquement dans la direction opposée,
la radiation totale provenant .des longueurs restantes étant au moins approximativement nulle.
Le but visé par l'invention est de réaliser une antenne d'émission dirigée qui soit rela tivement simple et qui permette .d'obtenir une forte concentration d'énergie dans la -di rection désirée, pratiquement sans radiation dans la direction opposée.
Cette antenne peut être employée avec -des ondes courtes.
Dans une forme d'exécution préférée, la direction .de radiation est en bout de l'an tenne, c'est-à-dire -dans la .direction ou ligne générale selon laquelle l'antenne s'étend.
Le dessin annexé représente, schématique ment, à titre d'exemple, une forme 4'exécu- tion de l'antenne suivant l'invention.
En référence au dessin,<I>A, B, C,</I> 13... <I>W,</I> X, Y, Z est une antenne dirigéedestinée à donner une radiation concentrée, en bout et appropriée pour l'emploi sur ondes courtes. Cette antenne a une longueur physique to tale (mesurée dans sa ligne générale de dé veloppement) de n'importe quel multiple -dé siré de longueurs d'onde, par exemple de quatre longueurs d'ondes.
L'antenne est excitée à une extrémité à partir d'un poste émetteur S approprié qui est mis à la terre à une borne et qui est connecté -à l'autre borne à une extrémité d'une ligne d'alimen tation Li.
L'autre extrémité de la ligne d'ali mentation Li -est connectée à l'extrémité A de l'antenne et l'extrémité éloignée Z de l'antenne est,de préférence mise à la terre, comme représenté, par une seconde ligne L2 en série avec une résistance B' -de valeur pra tiquement égale à l'impédance caractéristique -de cette antenne.
Des ondes se déplaceront 1e long -de l'antenne de A .à Z, mais du fait,de la terminaison -de cette antenne par une impé dance égale à son impédance caractéristique, il ne se produira aucune réflexion .d'énergie, en retour, de Z à A.
En partant de l'extrémité du poste émetteur,de l'antenne (extrémité A), cette antenne comporte une partie A B s'é tendant à angle droit de la ligne générale de développement de l'antenne (indiquée par la flèche), cette partie étant un quart d'une longueur d'onde et étant suivie par une autre partie B C perpendiculaire à la première par tie, la seconde partie étant une faible frac= tion de la. longueur d'une longueur d'onde, par exemple 1/.=o de longueur d'onde.
La se conde partie est suivie d'une troisième par tie<I>C D</I> qui est parallèle à la première et de même longueur et qui, à son tour, est suivie par une quatrième partie D E qui s'étend se lon la ligne générale de développement de l'antenne et qui est d'un quart -de longueur d'onde moins la longueur de la seconde par tie, c'est-à-dire que la partie D E est d'un cinquième -de longueur d'onde si la partie B C est -d'un vingtième de longueur d'onde. La cinquième partie E F de l'antenne est paral lèle et semblable à la première partie<I>A B;
</I> la sixième partie F G correspond à 1a seconde partie<I>B C;</I> la septième partie<I>G H à la</I> troi sième partie<I>C D</I> et la huitième partie<I>H 1 à</I> la quatrième partie D E et ainsi de suite. On voit ainsi que la longueur<I>A B C D</I> forme une première .boucle s'étendant perpendicu lairement à la ligne générale de développe ment de l'antenne, la longueur E F G H forme une deuxième boucle, la longueur <I>I J,</I> K, <I>L</I> une troisième boucle et ainsi de suite, ces boucles étant connectées en série par les parties<B><I>DE,
</I></B><I> HI...</I> qui se trouvent dans la même ligne droite et qui s'étendent selon la- ligne générale -de développement de l'antenne. On observera en outre que chaque boucle consiste approximativement en un fil d'une demi qo.ngucur d'onde replié sur lui- même, les boucles étant espacées de pratique ment 1/.1 de longueur .d'onde les unes des au tres.
En .considérant la boucle<I>A B C D,</I> la phase du courant en A est -de quelque 180 en avance du courant en D, mais comme la ,direction du fil<I>C</I><B>D</B> est inverse par rapport <I>à A B,</I> les courants en<I>A</I> et<I>D</I> sont pratique ment en phase à cette extrémité de la boucle. En B et C, les courants sont de phase oppo sée, du fait du renversement de la direction des fils et de la faible longueur du fil de connexion<I>B C.</I> Ainsi, chaque boucle<I>A B C D,</I> E F G H et ainsi de suite, agit comme une antenne de 1/.1 d'onde.
La phase du point A est de quelque 270 en avance -de celle au point E, de telle sorte que 1a phase de radia tion provenant des boucles successives <I>A B C D, E</I> F <I>G 11,</I> diffèrera de 270 . Il s'ensuit que la radiation provenant .des bou cles s'ajoute .dans la direction générale Z A et s'annule mutuellement dans la direction opposée A Z.
La radiation provenant,des fils <I>D E, H</I> I et ainsi de suite aura qa même re lation de phase et s'ajoutera dans la direction Z A et s'annulera dans la -direction A Z. Ce pendant, comme la radiation .dans les direc tions de .ces fils est nulle ou pratiquement nulle, la radiation totale provenant des fils <I>D E, H I,</I> etc. sera négligeable par rapport à celle provenant -des boudles <I>A B C D,</I> <I>E</I> F <I>G H,</I> etc.
Pour la. commodité, on désignera les di mensions A B du dessin par "la profondeur de la boucle", la. dimension<I>B C</I> plus<I>D E</I> par "l'espacement entre les boucles" et la di mension B C "par la largeur d'une boucle". Les fils A B et<I>C D</I> sont de préférence droits, de telle sorte que si la longueur mesurée le long du fil A B est 1!1 de longueur d'onde, la, profondeur de la boucle est physiquement J@ de longueur d'onde.
Cependant, si on le désire, les fils<I>A B</I> et<I>C D</I> peuvent être re pliés de telle sorte que la profondeur physi que de la boucle sera plus petite que la. lon gueur mesurée le long des fils<I>A B ou<B>C D.</B></I> La largeur de la boucle n'est pas une valeur critique et nécessite seulement d'être suffi- ante pour garantir que les fils A B et C D ne fassent pas contact; en fait, le fil B C peut être entièrement supprimé et les points B et C réunis en un seul point si la boucle reçoit la forme d'un V dont la pointe se trouve au point .commun B C.
On a trouvé qu'avec -des boucles et des espaces de 1/.1 de longueur d'onde, comme dé crit, la courbe polaire .de radiation est une courbe unidirectionnelle à pointe tant soit peu aplatie, tracée dans la direction Z A. En diminuant la profondeur des boucles ou les espaces entre celles-ci, ou en effectuant ces deux diminutions, d'un faible pourcentage, l'accentuation de la pointe de la courbe po laire peut être augmentée.
Le courant dimi nue le long de l'antenne principalement par suite de la radiation et si 1a longueur physi que de A à Z est de quelque quatre longueurs d'onde, le courant en Z est alors en pratique gé néralement plus faible que 1/,o du courant en A et dans ces -circonstances, la ligne -de termi- naison L2 et la résistance B peuvent par con séquent être supprimées sans modifier d'une manière appréciable la. courbe polaire.
Si la profondeur des boucles et si les es paces sont réduits de quelque peu, 1a radia tion par boucle et par conséquent la diminu tion du courant. décroît et ceci permet,de ren dre plus pointue la -courbe polaire -de radia tion, mais il en résulte également certaines pertes, vu que le courant à travers la résis- tance .R de terminaison sera augmenté, à moins qu'évidemment le nombre des boucles soit augmenté.
On a trouvé qu'en pratique' une antenne ayant des boucles et,des espaces de 1!1 de longueur d'onde, moins 5 % et d'une longueur approximativement quatre Ion- gueursd'onde (cette longueur étant la Ion- gueur physique d'une extrémité à l'autre), donne un diagramme de radiation assez pointu et peut être considérée pour tous les buts pratiques comme ayant effectivement une seule direction, même lorsqu'aucune im pédance de terminaison n'est employée pour une bande de valeurs de fréquence d'une am pleur de 10 %.
Bien que les dimensions décrites ci-dessus de ?/,4 de longueur d'onde moins 59o' pour les boucles et les espaces, soient préférées, d'au tres proportions peuvent .être utilisées et de bons résultats obtenus, pourvu que la profon deur des boucles plus l'espace entre des bou cles consécutives, soit pratiquement égal à une 1/2 longueur d'onde. Ainsi,<I>A B</I> et<I>C D</I> peuvent être égaux à 1/6 .de longueur d'onde et<I>B C</I> plus<I>D E</I> égal à 1/3 .de longueur d'onde.
Dans ce -cas, bien que la radiation .à partir de -deux boucles adjacentes s'ajoute :dans la direction Z A, elle ne doit pas évidemment s'annuler dans la direction A Z. Néanmoins, la radiation -d'un certain nombre de telles boucles s'ajoute dans la direction Z A et ne s'ajoute pas dans la direction A Z et pour un certain nombre .de boucles, la radiation com binée dans la direction A Z est très petite, -de telle sorte que l'antenne reste pratiquement ou .approximativement uni-dirigée.
On a trouvé qu'en modifiant progressive ment, le long de l'antenne, les proportions des boucles et des espaces par rapport à la longueur d'onde de travail (les modifications progressives -en question étant faibles et res tant comprises dans la latitude que .comporte le terme "approximativement" de la reven dication), la valeur de diminution du courant peut être amenée à une valeur désirée et de cette manière, l'antenne peut être rendue ef fective pour un groupe relativement grand de longueurs -d'onde -de travail.
Des antennes .du genre décrit peuvent être employées pour des harmoniques d'une onde de fréquence fondamentale, mais en général les caractéris tiques de direction sont différentes pour des harmoniques -différentes.
On remarquera que l'antenne décrite est relativement simple et efficacement uni -dirigée, donnant une forte concentration et ne nécessitant pas un réflecteur. Le degré de cancentration est évidemment fonction -de la longueur de l'antenne (mesurée dans la direction,dedéveloppement) par rapport là la longueur .d'onde.
En ajoutant une ,demi-longueur .d'onde de fil aux -quatrième, huitième et douzième par ties et ainsi -de suite -de l'antenne représentée, tout en maintenant la même distance physi que entre l'extrémité d'une boucle et le dé but de la boucle suivante, les phases relatives -des boucles successives seront chargées -de 180 et il en résultera que la direction de concentration sera inversée, c'est-à-dire que l'antenne rayonnera -dans la direction géné rale de son développement, mais en allant en s'éloignant -du poste émetteur au lieu d'aller vers l'extrémité A de -ce poste.
Lorsque de telles partïes -de demi-longueur d'on-des sont ajoutées, les quatrième, huitième et .dou zième (etc.) parties ainsi prolongées doi vent être disposées en zigzag ou selon n'im porte quelle autre manière commode de ma nière à en empêcher la radiation.
Lorsque 1a construction représentée est modifiée en ajoutant toute une longueur d'onde de fil à la longueur totale du fil, dans les quatre premières parties et une lon gueur d'onde complète @à la longueur totale dans la seconde série :des quatre parties et ainsi de suite, tout en maintenant la distance entre le début .de la première partie et la fin de la quatrième, 1e début de la cinquième et la fin de la huitième, et ainsi -de suite, à ?/ de longueur .d'onde -de travail,
on obtien dra de nouveau une radiation concentrée dans la direction générale -de pralongation et en allant vers l'extrémité A -du poste émet- feux. L'adjonction de fils d'une longueur d'onde à chaque groupe de quatre parties con sécutives présente cependant l'avantage que .du fait que la longueur de chaque boucle peut être construite plus longue, on peut ob tenir une radiation plus forte par boucle, si on le désire.
Cependant, il existe le désavan tage que -la diminution par perte le long du fil sera plus grande et la longueur effective utile de l'antenne (mesurée dans la direetion générale .de prolongation) sera réduite -de telle sorte que la. concentration ne sera pas aussi grande.
Les -boucles impaires:<I>A</I> B <I>C D, I J</I> K <I>L...</I> et les boucles paires<I>E F G H...</I> pourraient s'étendre toutes perpendiculairement à la ligne générale d'extension de l'antenne, mais les premières en sens inverse -des secondes, au lieu de s'étendre toutes dans le même sens comme c'est le cas .sur le dessin.
,Si on le ,désire, les boucles peuvent être disposées selon n'importe .quel angle autre que 90 par rapport à la direction générale -de prolongation, par exemple ,à 60 de cette -direction et si ceci est effectué, on peut obte nir une -concentration le long d'une ligne fai sant un angle désiré par rapport à la direction générale de prolongation, en .disposant -de manière convenable la longueur -des qua trième, huitième et .douzième (etc.) parties <I>D E,
H I...</I> de l'antenne. Cet effet permet de construire l'antenne unité de telle sorte qu'elle peut être supportée facilement par un simple mât et, si on le désire plusieurs de ces antennes uni-dirigées peuvent être montées sur un simple mât.
Par réglage de la longueur de ces parties de l'antenne, la direction dans laquelle le maximum d'énergie -est rayonnée peut être rendue -différente de la direction générale de l'antenne elle-même. Il pourrait être avan tageux qu'un tel réglage de -ces longueurs puisse, @de cette façon, permettre à une an- trënne suspendue par une de ses extrémités à un mât, d'être disposée -de manière à donner une radiation pratiquement horizontale, par exemple.
Plusieurs antennes, selon la présente in vention, peuvent être employées en combinai son pour obtenir une concentration améliorée, si on le désire.