EP0814537B1 - Procédé et dispositif de réduction des champs arrières et abaissés sous l'horizon dans un groupe d'antennes - Google Patents
Procédé et dispositif de réduction des champs arrières et abaissés sous l'horizon dans un groupe d'antennes Download PDFInfo
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- EP0814537B1 EP0814537B1 EP19970401351 EP97401351A EP0814537B1 EP 0814537 B1 EP0814537 B1 EP 0814537B1 EP 19970401351 EP19970401351 EP 19970401351 EP 97401351 A EP97401351 A EP 97401351A EP 0814537 B1 EP0814537 B1 EP 0814537B1
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/29—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic
Definitions
- the invention relates to a method and a device for decrease the rear radiation of an antenna while lowering this weakened radiation to a selected area below the horizon. She applies more particularly to aerials made up of at least two elementary antennas including the phases are opposite in pairs on the back of said air.
- Such a system mainly allows a diffusion linear or not of a plurality of transmitters operating on the same frequency, synchronized or no. This is particularly the case of a chain of transmitters isofrequencies along a highway, the weak radiation of the antennas on their rear reducing considerably the length of the interference zone with the previous transmitter.
- the system allows to reduce to a few hundred meters the interference zone between relays.
- the effect backward radiation cancellation of the antenna array is disturbed.
- the upper antenna being located at 34 m, and the antenna less than 2 m below, there is a difference of a few dB between the two radiations in the area interference. It is therefore necessary to compensate for these side effects so that a minimum of energy reaches the interference zone.
- the object of the invention is therefore to reduce the rear radiation of an array of antennas emission while lowering this attenuation towards a selected area under the horizon.
- the vertical interval between the elementary antennas of a couple is related to the wavelength and the intrinsic structure of the antenna. According to a particular form of the invention, this interval is about 2 m.
- the device for implementing the invention is characterized in that it includes a distributor of variable power to adjust the amplitude of the field radiated by each of the elementary antennas of so as to obtain identical result fields in a specific area behind the group of antennas and a phase correction device on each of the elementary antennas in order to obtain an opposition of perfect phase.
- the power distributor consists of a volume conductor of length ⁇ / 4, of a fixed line and of two moving lines moving relative to the previous in order to increase the level of the low antenna and reduce that of the high antenna.
- the lines are supplied by serial lines open to their ends (intangible short circuit between the beginning of the serial line and that of the mobile line).
- the phase correction device is consisting of an adjustable line
- the antennas elementary 1 and 2 of the aerial radiation system 3 radio transmitter are arranged one above the other and shifted horizontally.
- the height H1 of the upper antenna 2 is 34 m. and the antenna lower 1 is located below at an interval ⁇ H about 2 m.
- the receiving antenna 4 of a vehicle traveling on the highway culminates at a height H2 about 2 m.
- Each antenna radiates a V field. makes the horizontal shift of ⁇ / 4 of the antennas the field V1 of antenna 1 and field V2 of antenna 2 are added forward, so that we have forward from the transmitter a resulting field equal to V1 + V2, and retreat backwards, so that the field resulting back from the transmitter is V2 - V1.
- the radiation is reflected on the floor.
- the receiving antenna also captures the resulting reflected field and this disrupts reception.
- the receiving antenna 4 receives from the transmitting antenna 1 a direct field V1 (X1, Y1) and a reflected field VR1 (X2, Y2); from antenna 2 a direct field V2 (X3, Y3) and a reflected field VR2 (X4, Y4).
- Y1 and Y3 are neighbors of 0.
- the object of the invention is to lower the value of R.
- the device according to the invention is shown in the figure 3.
- the signal from the transmitter 5 is transmitted to the dispatcher variable power 6 which adjusts the amplitude of signals to elementary antennas to compensate the difference in levels received by the receiver since each of the antennas due to their difference altitude so as to obtain a minimum field R in a area given behind the antennas.
- this power distributor consists of a cylinder comprising a central line coupled to two lines to variable coupling by rotation.
- the mobile lines are excited by an open serial line connection for make a non-contact rotating joint.
- the rotation two lines with variable coupling around the line central allows to distribute the power
- Each of the adjusted outputs of the distributor is connected to an adjustable phase correction line 7 for the antenna signal 1 and 8 for the antenna signal 2.
- this area is the interference zone between the rear radiation of the transmitter and the front radiation of the transmitter previous in a linear broadcasting chain simulcast.
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Description
L'invention concerne un procédé et un dispositif pour
diminuer le rayonnement arrière d'une antenne
d'émission tout en abaissant ce rayonnement affaibli
vers une zone sélectionnée située sous l'horizon. Elle
s'applique plus particulièrement à des aériens
constitués d'au moins deux antennes élémentaires dont
les phases sont opposées par paires sur l'arrière dudit
aérien.
Un tel système permet principalement une diffusion
linéaire ou non d'une pluralité d'émetteurs
fonctionnant sur une même fréquence, synchronisée ou
non. C'est notamment le cas d'une chaíne d'émetteurs
isofréquences le long d'une autoroute, le faible
rayonnement des antennes sur leur arrière réduisant
considérablement la longueur de la zone d'interférence
avec l'émetteur précédent.
Dans la demande de brevet français n° 88 15254, la
déposante décrit un procédé et un dispositif dans
lequel on dispose, le long du trajet, des émetteurs, ou
des réémetteurs, appelés ci-après relais, placés entre
antennes d'émission et de réception, et calés sur la
même fréquence, lesdits relais étant directionnels et
deux relais consécutifs étant dirigés approximativement
dans la même direction. Selon cette demande, on utilise
des groupements directionnels d'antennes élémentaires
décalées dans l'espace, horizontalement de λ/4 et
verticalement d'environ 2 m, et alimentés de telle
façon que les champs émis s'ajoutent dans la direction
de l'émission et se soustraient pour s'annuler dans la
direction opposée.
Grâce à cette disposition des antennes, le système
permet de réduire à quelques centaines de mètres la
zone d'interférence entre relais.
Toutefois, l'annulation des champs vers l'arrière n'est
vraiment effective que sur l'horizon. Dans le cas ou
l'antenne de réception est située à une autre hauteur
que celles de l'émetteur, le rayonnement arrière de
chacune des antennes, situees à un niveau différent,
arrive sous un angle différent à l'antenne réceptrice
dans la zone d'interférence avec le rayonnement de
l'émetteur précédent, zone de quasi-égalité de champ
pour deux relais consécutifs. Notamment, les antennes
de réception placées sur les véhicules sont situées à
une hauteur bien plus basse que celles des antennes de
l'émetteur. Le rayonnement arrive sous un certain
angle, certes petit mais dont les effets ne sont pas
négligeables dans un système où l'on veut obtenir un
champ nul. A cela, s'ajoute le rayonnement réfléchi par
le sol qui n'arrive pas sous le même angle à l'antenne
réceptrice. Ce rayonnement réfléchi est théoriquement
déphasé de 180° par rapport au rayonnement direct.
Toutefois, en raison de l'effet Brewster, l'angle de
réflexion n'est pas absolument égal à l'angle
d'incidence et le déphasage n'est pas exactement de
180°. Malgré cela, on pourra négliger l'effet Brewster
par la suite.
Du fait de ces conditions inévitables, l'effet
d'annulation vers l'arrière du rayonnement du
groupement d'antennes est perturbé. Par exemple,
l'antenne supérieure étant située à 34 m, et l'antenne
inférieure 2 m au-dessous, on a une différence de
quelques dB entre les deux rayonnements dans la zone
d'interférence. Il est donc nécessaire de compenser ces
effets indésirables pour qu'un minimum d'énergie
parvienne à la zone d'interférence.
Le but de l'invention est donc de diminuer le
rayonnement arrière d'un groupement d'antennes
d'émission tout en abaissant cet affaiblissement vers
une zone sélectionnée sous l'horizon.
Ce but est atteint selon l'invention, en ce que:
- on sélectionne l'endroit où le champ résultant doit être minimal en ajustant les phases de chacune des antennes élémentaires de telle façon que la valeur minimale du champ soit obtenue dans une zone déterminée à l'arrière du groupe d'antennes et vue de celui-ci sous un angle déterminé. Les antennes étant situées à des hauteurs différentes, les niveaux reçus sur la route de chacune d'entre elles sont différents. Ce phénomène est dû à ce que les zones de réflexion n'étant pas situées au même endroit, la sommation du trajet direct et du trajet réfléchi pour chaque antenne donne une valeur différente. On égalise les amplitudes des antennes élémentaires en répartissant la puissance de façon que le champ reçu résultant soit minimal dans la zone choisie.
Selon l'invention, l'intervalle vertical entre les
antennes élémentaires d'un couple est en relation avec
la longueur d'onde et la structure intrinsèque de
l'antenne. Selon une forme particulière de l'invention,
cet intervalle est d'environ 2 m.
Le dispositif de mise en oeuvre de l'invention est
caractérisé en ce qu'il comporte un répartiteur de
puissance variable permettant d'ajuster l'amplitude du
champ rayonné par chacune des antennes élémentaires de
manière à obtenir des champs résultants identiques dans
une zone déterminée à l'arrière du groupe d'antennes et
un dispositif de correction de phase sur chacune des
antennes élémentaires afin d'obtenir une opposition de
phase parfaite.
Selon une forme particulière de l'invention, le
répartiteur de puissance est constitué par un volume
conducteur de longueur égale à λ/4, d'une ligne fixe et
de deux lignes mobiles se déplaçant par rapport à la
précédente de manière à augmenter le niveau de
l'antenne basse et à réduire celui de l'antenne haute.
Pour ne pas avoir de contact tournant les lignes
mobiles sont alimentées par des lignes série ouvertes à
leurs extrémités (court-circuit immatériel entre le
début de la ligne série et celui de la ligne mobile).
Le dispositif de correction de phase, lui, est
constitué d'une ligne ajustable
L'invention sera mieux comprise au moyen d'un exemple
non limitatif de réalisation décrit ci-après et
représenté sur le dessin annexé dans le cas d'un
émetteur radio d'une chaíne d'émetteurs isofréquences
situé sur le bord d'une autoroute.
Comme on le voit sur la figure 1, les antennes
élémentaires 1 et 2 du système aérien de rayonnement 3
d'un émetteur radio sont disposées l'une au-dessus de
l'autre et décalées horizontalement.
Selon l'exemple de réalisation, la hauteur H1 de
l'antenne supérieure 2 est de 34 m. et l'antenne
inférieure 1 est située au-dessous à un intervalle ΔH
d'environ 2 m. L'antenne de réception 4 d'un véhicule
circulant sur l'autoroute culmine à une hauteur H2
d'environ 2 m. Chaque antenne rayonne un champ V. Du
fait du décalage horizontal de λ/4 des antennes le
champ V1 de l'antenne 1 et le champ V2 de l'antenne 2
s'ajoutent vers l'avant, de sorte que l'on a en avant
de l'émetteur un champ résultant égal à V1 + V2, et se
retranchent vers l'arrière, de sorte que le champ
résultant en arrière de l'émetteur est V2 - V1. Lorsque
l'amplitude des champs reçus des antennes est la même,
on a en arrière de l'aérien un champ résultant nul à la
hauteur des antennes émettrices : V2 - V1 = 0, pour
autant que les conditions soient celles de l'espace
libre. Par contre, à la hauteur H2 de l'antenne
réceptrice 4, le rayonnement de chaque antenne fait un
angle avec l'horizontale et l'ellipsoïde de Fresnel est
plus ou moins masqué.
Du fait de la différence de hauteur ΔH des deux
antennes élémentaires, ces angles sont différents et le
champ résultant V2 - V1 ne sera pas nul.
D'autre part, le rayonnement est réfléchi sur la
chaussée. Un néglige l'effet Brewster qui peut
toutefois être corrigé par l'invention. Pour les mêmes
raisons que précédemment, la réflexion des deux
rayonnements ne se fait pas au même endroit et les
champs réfléchis, n'ayant pas de ce fait la même
amplitude ne s'annulent donc pas. L'antenne réceptrice
capte aussi le champ réfléchi résultant et ceci
perturbe la réception.
Sur la figure 2, on voit la composition des vecteurs
champ dans le cas d'un système non corrigé.
L'antenne réceptrice 4 reçoit de l'antenne émettrice 1
un champ direct V1 (X1,Y1) et un champ réfléchi VR1
(X2, Y2) ; de l'antenne 2 un champ direct V2 (X3, Y3)
et un champ réfléchi VR2 (X4, Y4). Y1 et Y3 sont
voisins de 0.
La valeur du champ résultant est égale à :
R = ΣX2 + ΣY2
Le but de l'invention est d'abaisser la valeur de R.
Le dispositif selon l'invention est représenté sur la
figure 3.
Le signal de l'émetteur 5 est transmis au répartiteur
de puissance variable 6 qui ajuste l'amplitude des
signaux vers les antennes élémentaires pour compenser
la différence des niveaux reçus par le récepteur depuis
chacune des antennes suite à leur différence
d'altitude de façon à obtenir un champ minimal R en une
zone donnée à l'arrière des antennes.
Comme le montre très schématiquement la figure 4, ce
répartiteur de puissance est constitué d'un cylindre
comportant une ligne centrale couplée à deux lignes à
couplage variable par rotation. Les lignes mobiles sont
excitées par une connexion ligne série ouverte pour
réaliser un joint tournant sans contact. La rotation
des deux lignes à couplage variable autour de la ligne
centrale permet de répartir la puissance
Chacune des sorties ajustées du répartiteur est reliée
à une ligne ajustable de correction de phase 7 pour le
signal de l'antenne 1 et 8 pour le signal de l'antenne
2.
Ainsi, dans une zone donnée, les différences de phase
provenant des trajets différents des rayonnements,
directs et réfléchis, et des variations de centre de
phase d'une antenne à l'autre, sont compensées par les
lignes ajustables 7 et 8. Par un réglage adéquat, on
peut donc choisir la zone où ces différences de phase
sont compensées. Etant donné que les amplitudes des
signaux ont été ajustées afin d'obtenir un champ nul en
une zone donnée, on peut créer un champ nul dans une
zone choisie. Dans l'exemple de réalisation, cette zone
est la zone d'interférence entre le rayonnement arrière
de l'émetteur et le rayonnement avant de l'émetteur
précédent dans une chaíne de radiodiffusion linéaire
isofréquence.
Claims (5)
- Procédé de réduction des champs arrière d'un groupe d'antennes directionnelles comportant au moins un couple d'antennes élémentaires décalées entre elles verticalement d'un certain intervalle et horizontalement de λ/4, caractérisé en ce que :on sélectionne l'endroit où le champ résultant doit être minimal en ajustant les phases de chacune des antennes élémentaires de telle façon que la valeur du champ soit réduite dans une zone déterminée à l'arrière du groupe d'antennes et vue de celui-ci sous un angle déterminé sous l'horizon,on égalise les amplitudes des signaux reçus des antennes élémentaires en répartissant la puissance de façon que le champ rayonnés résultant soit minimal dans la zone choisie.
- Dispositif de rayonnement d'une émission radioélectrique, comportant un système aérien d'antennes constitué d'au moins un couple d'antennes élémentaires décalées verticalement d'une certaine hauteur et horizontalement de λ/4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un répartiteur de puissance variable permettant d'ajuster l'amplitude des champs reçus de chacune des antennes élémentaires et un dispositif de correction de phase sur chacune des antennes élémentaires, de manière à obtenir un champ résultant nul dans une zone déterminée à l'arrière du groupe d'antennes et vue de celui-ci sous un angle déterminé sous l'horizon.
- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le répartiteur de puissance est constitué par un volume conducteur de longueur égale à λ/4, d'une ligne fixe et de deux lignes mobiles, excitées par une connexion ligne ouverte, se déplaçant par rapport à la précédente de manière à augmenter le niveau de l'antenne basse et à réduire celui de l'antenne haute.
- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de correction de phase est constitué d'une ligne ajustable.
- Application du procédé selon la revendication 1 à une chaíne d'émetteurs isofréquences le long d'une voie de circulation.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (3)
| Country | Link |
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| US4423392A (en) * | 1981-11-30 | 1983-12-27 | Wolfson Ronald I | Dual-mode stripline antenna feed performing multiple angularly separated beams in space |
| FR2639492B1 (fr) * | 1988-11-23 | 1994-07-29 | Autoroutes Cie Financ Indle | Procede et dispositif de radiodiffusion isofrequence a interferences attenuees |
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- 1996-06-19 FR FR9607603A patent/FR2750257B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-06-16 DE DE69731582T patent/DE69731582D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-06-16 EP EP19970401351 patent/EP0814537B1/fr not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69731582D1 (de) | 2004-12-23 |
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| FR2750257B1 (fr) | 1998-08-21 |
| EP0814537A1 (fr) | 1997-12-29 |
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