CA2363943A1 - Antenne rayonnante a isolation galvanique - Google Patents
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- H01Q9/28—Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines
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Abstract
Antenne (1) à structure rayonnante à deux pôles (1') et (1") comportant au moins un dispositif (200, 500) adapté à transformer des signaux analogiques, respectivement numériques, en signaux numériques, respectivement analogiques, ledit dispositif (200, 500) étant disposé dans une partie de l'antenne (102, 402) isolée des ondes ou des phénomènes électromagnétiques. Utilisation de l'antenne dans des systèmes de radio- communication.
Description
~a présente invention concerne une antenne rayonnante isolée et adaptée pour transformer des signaux analogiques en signaux numériques ou réciproquement.
Elle est utilisée notamment dans le domaine des radio s communications, par exemple, comme antenne émettrice ou antenne réceptrice ~ antenne de réception pour des bâtiments de surface capable d'alimenter un grand nombre de récepteurs, ~ antenne élémentaire d'un réseau antennaire d'un système de détection et 1o d'écoute possédant une protection de grande efficacité contre les brouilleurs, ~ antenne élémentaire d'un réseau antennaire d'un système de goniométrie de haute résolution.
Plus généralement, elle est appliquée dans tous les systëmes de 15 réception oû l'amplitude et la phase des signaux utiles doivent étre connues avec une grande précision, tels que des systèmes de détection ou d'écoute disposant d'une aptitude à annuler des brouilleurs, ou des systèmes de goniométrie ou de localisation à haute résolution ou encora des systèmes de rëception multi-récepteur mono~antenne de grande dynamique.
Dans le domaine des radiocommunications, par exemple, c'est-à-dire incluant tes moyens d'écoute, de détection, de localisation, les systémes de receptlon usuels sont composés principalement des éléments suivants Une antenne 1 ayant pour rôle de capter une onde électromagnétique incidente et do la transformer en signal électrique à fournir au récepteur, Un récepteur 3 permettant de sélectionner et d'isoler les signaux dits utiles, Une unité de traitement 2 qui met en forme les signaux utiles pour étre interprétés par l'opérateur. IJans certains systémes, l'unité de traitement 3o fait partie intégrante du récepteur.
La figure 2 représente un exemple de schéma de connexion selon l'art antérieur G'une antenne à un récepteur.
I_es signaux captés par l'antenne 1 sont transférés au récepteur 3 par un câble d'alimentation 4 conducteur d'électricité qui peut être de type bifilaire au plus usuellement de type coaxial, un tel càble est appelé
communément en langue anglo-saxonne n feeder ». En absence de précautions prises lors de l'installation de l'antenne et du cfible, des phénomènes parasites peuvent apparaitre et perturber le bon fonctionnement du système de réception, comme, par exemple. une 1o modification de la capacité de captation de l'antenne, ou encore l'introduction d'un déphasage indésirable sur le signal utile à traiter. Ce dernier défaut est d'autant plus prononcé que le système fonctionne dans une large bande de fréquences telle que les systèmes de réception HF (haute fréquence) qui couvre la gamme de 1.5 M Hz à 30 M Hz, ou que le système mette en oeuvre 15 des antennes de faibles dimensions devant la longueur d'onde, ou que l'antenne soit installée loin du récepteur.
Pour remédier au défaut du déphasage éventuel, l'art antérieur divulgue différentes solutions dont certaines sont données aux figures 3 à 4.
La figure 3a, représente un exemple d'antenne dip&le où les zo récepteurs 3 de radiocommunication sont de structure asymétrique. .'entrée d'un récepteur comprend une borne dite chaude 3a et une borne froide ou masse 3b. il en est de méme pour les câbles d'alimentation ou feeder de type coaxial dont une première extrémité 5a de l'âme est à connecter à la borne chaude 3a et la première extrémité 5b de blindage correspondante est 2s à relier à la masse 3b à l'une de ses extrémités. Ceci est vrai aussi pour une antenne cadre représentée à la figure 3b. or, la maJorité des antennes 1, comme le montre les figures 3a st 3b présentent plutôt une structure symétrique comprenant un pôle 1' et un p8le 1 ".
Dans ce cas, si on connecta sans aucune précaution la deuxième 3o extrémité 6a, 6b du câble coaxial 4 à une des antennes 1 de la figure 3a ou de la figure 3b, prises par exemple en connectant l'extrémité 6a de l'âme au pèle 1' et l'extrémité fib du blindage au p8le 1" de l'antenne, l'onde électromagnétique incidente à capter par l'antenne va induire un courant I~
dit cc courant de gaine » sur la peau externe du blindage du coaxial, qui s'ajoute au courant la généra par l'antenne elle-mëme. Par la loi de Kirchoff, s le courant sur ie pôle 1" de l'antenne 1 est égal au courant la alors qu'au pôle 1', le courant eet égal à la somme des courants Iq et ia, !l est alors nécessaire de rendre égaux les courants aux deux p8les 1' et 1" de l'antenne pour annuler le courant de gaine IA du câble coaxial a et donc la capacité
captatrice de celui~ci. Cette symétrisation est obtenue par exemple au moyen 1o d'un dispositif adapté appelé « symétriseur » par l'Homme du métier (ou balun en langue anglo-saxonne), placé entre le câble coaxial et l'antenne.
De plus, lorsque l'antenne est très éloignée du récepteur, le courant de gaine E~, mëme s'il est annulé au niveau de !'antenne par l'utilisation d'un symètriseur, peut être important dans le cas d'un câble ~s coaxial de longueur importante présentant un blindage impartait, par exemple un càble coaxial souple dont le blindage est constitué d'une tresse métallique. Ce courant induit alors une tension électrique parasite entre l'âme et le blindage du càble coaxial, tension qui se retrouve évidemment à
l'entrée du récepteur. Cette tension parasite est proportionnelle au courant zo de gaine 19 et à la longueur physique du câble coaxial. ~e coefficient de proportionnalité est une caractéristique intrinsèque du càble coaxial mis en oeuvre et est appelé « impédance de transfert ». Pour pallier ce défaut, il est nécessaire d'utiliser des câbles à très faible impédance de transfert, tels que des câbles à double tresse, des câbles rigides à blindage plein qui zs présentent notamment las inconvénients d'être coûteux, lourds et contraignants.
Dans des applications utilisant un grand nombre d'antennes de réception situées dans un méme endroit exigu, par exemple, la mature d'un navire, des problèmes de proximité existent â cause des câbles 3o d'alimentation. ~.a figure 4 schématise le cas simple de deux antennes dipôles 1 et I installées l'une au-dessus de l'autre par manque de place latérale. II apparait que (e câble 4 de l'antenne ~ du dessus masque dans une certaine mesure le rayonnement de l'antenne I du dessous.
d'objet de l'invention concerne une antenne permettant d'éviter notamment les défauts précités en l'isolant de son environnement.
h'idbe de l'invention consiste notamment à rnunlr une antenne de mayens adaptés à transformer les signaux analogiques captés en signaux numériques ou des signaux numériques à émettre en signaux analogiques et à disposer ces moyens dans une partie isolée des ondes électromagnétiques ou de tous phénomènes perturbateurs.
Dans le cas d'une antenne réceptrice les moyens de transmission des signaux sont choisis pour transmettre avec un débit suffisant dicté par l'application, les signaux numériques générés par l'antenne, objet de cette invention, au récepteur sans faire appel à des liaisons à base de conducteur ~5 d'électricité pouvant perturber le fonctionnement de l'antenne, tout au moins les liaisons essentielles entre l'antenne et un récepteur.
L'invention a pour objet une antenne à structure rayonnante à
deux p8les caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un dispositif 2o adapté à transformer des signaux analogiques, respectivement numériques, en signaux numériques, respectivement analogiques, ledit dispositif étant disposé dans une partie de l'antenne isolée des ondes, ou des phénomènes, électromagnétiques.
Selon un made de réalisation le dispositif de conversion comporte, 25 par exemple, un étage amplificateur et adaptateur d'impédance adapté à
l'antenne et au convertisseur analogique numérique.
Selon un deuxième mode de réalisation le dispositif de conversion peut comporter un étage de puissance et un convertisseur numérique analogique.
3Q L'antenne comporte, par exemple, un dispositif de transmission des données intégré dans la partie isolée, ce dispositif pouvant être un convertisseur-électrique en liaison avec une fibre optique isolante et transparente aux ondes électromagnétiques.
i_'invention a aussi pour objet un systéme d'émission ou de réception de signaux comportant une ou plusieurs antennes selon l'une des 5 caractéristiques mentionnées ci-dessus, chaque antenne étant reliée par des moyens de transmission non conducteurs d'électricité à au moins un récepteur.
L_'arltenne comportant l'une des caractéristiques précitées est utilisée par exemple dans des systèmes de radiocommunication fonctionnant to dans la bande de fréquence HF variant de 1.5 fi 3D M Hz.
d'antenne scion l'invention présente notamment les avantages suivants ~ Elle élimine les perturbations générées dans le fonctionnement par la présence de liaison « principale » à base de conducteurs d'électricité
entre l'antenne et le récepteur, par exemple les càbles coaxiaux habituellement utilisés, ~ Elle présente une facilité d'intégration, dans la choix de l'emplac~ment, les liaisons entre l'antenne et ie récepteur étant transparentes aux ondes 2o électromagnétiques ~ l.es éléments de l'antenne à isolation galvanique ainsi constituée, n'ont pas de liaison « principale » conductrice d'électricitë, ni avec la masse électrique, ni avec la masse mécanique du systéme de radio-communication auquel elle est connectée, 25 . Elle permet de travailler dans une large bande de fréquence, supérieure à
celle généralement de l'art antérieur.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront mieux à la lecture de la description qui suit donnée à titre illustratif et 3o nullement limitatif où
~ ~a figura 1 est un synoptique d'un système de réception, ~ La figure 2 représente un exemple de connexion d'une antenne à un récepteur selon !'art antérieur, ~ Les figures 3a, 3b et 4 des exemples de connexion d'antennes selon l'art antérieur, ~ La figure 5 un premier schéma synoptique d'une antenne dipble selon l'invention, ~ La figure â un deuxième schéma synoptique représentant une antenne cadre selon l'invention, et ~ La figure 7 un exemple de structure d'antenne émettrice.
La description qui suit donnée à titre illustratif et nullement limitatif concerne une réalisation possible de l'antenne selon l'invention utilisant des antennes élémentaires usuelles précitées, à savoir le dip8le ou le cadre. Ces antennes peuvent être utilisées comme émetteur ou comme récepteur.
Les éléments d'antennes déjà représentés aux figures 1 à ~
conservent les mêmes références.
La figure 5 représente une antenne dipôle selon l'Invention. Elle comporte une partie conductrice 102 placée par exemple à proximité du pc3le 1" et une partie 101 captatrice des signaux reçus par l'antenne.
~a partie conductrice 102 est réalisée en creux afin de recevoir un dispositif 200 désigné par le terme « numériseur », qui est adapté pour transformer les signaux analogiques captés par l'antenne 1 en signaux numériques. l.es signaux numériques peuvent se présenter sous une forme numérique susceptibles d'être transmis par une fibre optique 301 à un récepteur non représenté sur la figure. De manière plus générale, la forme prise par les signaux numériques est adaptée au moyen de transmission utilisse jusqu'au récepteur.
La partie conductrice 102 est de préférence en métal à forte Conductivité électrique, et constitue un blindage électromagnétique pour le numériseur 200, tout en faisant partie de la structure captatrice de l'antenne.
Le numériseur 200 est, par exemple, composé essentiellement d'un étage 201 amplificateur et adaptateur d'impédance, d'un converkisseur-analogique numérique 202 (CAN) qui effectue la transformation de signaux analogiques délivrés par l'étage amplificateur 201 en signaux numériques et s d'un dispositif 203 de transmission des données. ue dispositif de transmission de donnëes 203 est par exemple un convertisseur électrlque-optique permettant de transmettre les informations numériques par une fibre optique 301 à un récepteur pouvant ëtre distant de plusieurs kilomètres de l'antenne. La constitution de ('étage 201 est connue de l'Homme du métier et 1o ne sera pas détaillée dans ia description. L'étage 201 est réalisé pour que ses caractéristiques d'entrée soient adaptées au type d'antenne 1 utilisée et que ses caractéristiques de sortie soient compatibles avec les exigences du CAN utilisé. II en est de même pour le convertisseur analogique numérique 202 et pour le dispositif de transmission 203 qui est équipé de circuits is d'interface adéquats, par exemple, une intertace parallèle-série pour s'adapter â la sortie du CAN 202 si ce dernier est à sortie parallèle, ou tout autre élément nécessaire au fonctionnement.
Le dispositif da transmission 2~3, peut , dans un autre exemple de réalisation, étre disposé à l'extérieur de la partie conductrice, à une distance 2o suffisamment proche afin d'éviter les problèmes de perturbation résultant de l'élément de liaison conducteur de l'électricité.
Les signaux captés par l'antenne 1 sont appliqués aux deux bornes d'entrée de l'étage 201. Une des deux entrées est connectée au pôle 1' de l'antenne 1 par un fil électrique de liaison 11, ce fi! traversant l'élément 25 102 par un trou 100 de faible dimension de manière à ne pas perturber l'effet de blindage la deuxi8me borne est connectée au pole 1" par un fil électrique de liaison 10.
L'énergie électrique nécessaire au fonctionnement du numériseur 200 est fournis par une source d'énergie 204 qui peut être une pile, une batterie so rechargeable ou de préférence, une cellule photovoltaïque alimentëe par l'énergie lumineuse d'un laser (non représenté ici pour la clarté de la description) apportée par une fibre optique 300. Un câble électrique 12 permet de distribuer l'énergie délivrée par la source 204 aux différents composants du numériseur 200. Le potentiel zéro est référencé à celui de l'élément de blindage 102 en connectant la masse de la source 204 à ce dernier par la liaison électrique 13.
Les impulsions d'horloge nécessaires au fonctionnement du CAN 202 et du convertisseur électrique-optique 203 peuvent ëtre générées en interne dans le numériseur 200, mais de préférence elles peuvent être amenées par (a fibre optique 302 à partir d'une horloge unique déportée afin de s'assurer ~o d'un synchronisme parfait entre plusieurs antennes d'un méme système de radiocommunication.
!.a figure 6 représente une variante de réalisation de l'invention appliquée â une antenne cadre comportant des éléments identiques à ceux utilisés pour décrire l'antenne dipôle de la figure 5. La différence réside principalement dans l'agencement des deux pôles 1' et 1 " de l'antenne.
Pour comprendre la structure et le fonctionnement d'une telle antenne, le lecteur peut se référer à la description de la figure 5.
La figure 7 schématise une structure d'antenne utilisée comme émetteur.
zo L'antenne 1 comporte une partie émettrice 401 et une partie conductrice de l'électricité 402. Le dispositif permettant de convertir les signaux numériques reçus par l'antenne est référencé 500 sur la figure et comporte une cha?ne d'émission composée par exemple d'un convertisseur numérique-analogique 502 ou CNA et d'un amplificateur de puissance 501.
25 L'antenne comporte aussi, un dispositif de transmission des données 203, un dispositif 244 fournissant l'énergie nécessaire au fonctionnement de l'ensemble, ainsi que les liaisons, telles que des fibres optiques, 300, 301 et 302 permettant d'amener les signaux numériques jusqu'à l'antenne ou d'alimenter le dispositif fournisseur d'énergie 204. Ces éléments portent des 3o références identiques à celles données aux figures 5 et 6.
~.es informations numériques à émettre sont amenées jusqu'é
l'antenne à l'aide de la fibre optique 301 par exemple et sont reçus par ie dispositif de transmission 203. Les signaux sont ensuite transformés en signaux analogiques par le CNA sot avant d'être amplifiés par l'amplificateur s de puissance 501. Les signaux analogiques amplifiés sont ensuite transmis à
la partie émettrice 401 de l'antenne.
l_a partie conductrice 402 présente des caractéristiques similaires à celles de la partie conductrice 102 de la figure 5, et constitue un blindage électromagnétique pour le dispositif de conversion des signaux 500.
t0 Les caractéristiques de positionnement des différents éléments les uns par rapport aux autres ou par rapport aux p8les de l'antenne sont similaires à celles données aux figures 5 et 6.
Selon un autre mode de réalisation, l'antenne émettrice est une antenne cadre, non représentée.
Sans sortir du cadre ae l'invention, les fibres optiques utilisées pour transmettre ou amener les signaux vers ou à l'antenne peuvent être remplacées par tout autre moyen pouvant transmettre les informations numériques obtenues avec un débit suffisant fixé par l'application souhaitée, tels que le faisceau infra-rauge, faisceau micro-onde.
Elle est utilisée notamment dans le domaine des radio s communications, par exemple, comme antenne émettrice ou antenne réceptrice ~ antenne de réception pour des bâtiments de surface capable d'alimenter un grand nombre de récepteurs, ~ antenne élémentaire d'un réseau antennaire d'un système de détection et 1o d'écoute possédant une protection de grande efficacité contre les brouilleurs, ~ antenne élémentaire d'un réseau antennaire d'un système de goniométrie de haute résolution.
Plus généralement, elle est appliquée dans tous les systëmes de 15 réception oû l'amplitude et la phase des signaux utiles doivent étre connues avec une grande précision, tels que des systèmes de détection ou d'écoute disposant d'une aptitude à annuler des brouilleurs, ou des systèmes de goniométrie ou de localisation à haute résolution ou encora des systèmes de rëception multi-récepteur mono~antenne de grande dynamique.
Dans le domaine des radiocommunications, par exemple, c'est-à-dire incluant tes moyens d'écoute, de détection, de localisation, les systémes de receptlon usuels sont composés principalement des éléments suivants Une antenne 1 ayant pour rôle de capter une onde électromagnétique incidente et do la transformer en signal électrique à fournir au récepteur, Un récepteur 3 permettant de sélectionner et d'isoler les signaux dits utiles, Une unité de traitement 2 qui met en forme les signaux utiles pour étre interprétés par l'opérateur. IJans certains systémes, l'unité de traitement 3o fait partie intégrante du récepteur.
La figure 2 représente un exemple de schéma de connexion selon l'art antérieur G'une antenne à un récepteur.
I_es signaux captés par l'antenne 1 sont transférés au récepteur 3 par un câble d'alimentation 4 conducteur d'électricité qui peut être de type bifilaire au plus usuellement de type coaxial, un tel càble est appelé
communément en langue anglo-saxonne n feeder ». En absence de précautions prises lors de l'installation de l'antenne et du cfible, des phénomènes parasites peuvent apparaitre et perturber le bon fonctionnement du système de réception, comme, par exemple. une 1o modification de la capacité de captation de l'antenne, ou encore l'introduction d'un déphasage indésirable sur le signal utile à traiter. Ce dernier défaut est d'autant plus prononcé que le système fonctionne dans une large bande de fréquences telle que les systèmes de réception HF (haute fréquence) qui couvre la gamme de 1.5 M Hz à 30 M Hz, ou que le système mette en oeuvre 15 des antennes de faibles dimensions devant la longueur d'onde, ou que l'antenne soit installée loin du récepteur.
Pour remédier au défaut du déphasage éventuel, l'art antérieur divulgue différentes solutions dont certaines sont données aux figures 3 à 4.
La figure 3a, représente un exemple d'antenne dip&le où les zo récepteurs 3 de radiocommunication sont de structure asymétrique. .'entrée d'un récepteur comprend une borne dite chaude 3a et une borne froide ou masse 3b. il en est de méme pour les câbles d'alimentation ou feeder de type coaxial dont une première extrémité 5a de l'âme est à connecter à la borne chaude 3a et la première extrémité 5b de blindage correspondante est 2s à relier à la masse 3b à l'une de ses extrémités. Ceci est vrai aussi pour une antenne cadre représentée à la figure 3b. or, la maJorité des antennes 1, comme le montre les figures 3a st 3b présentent plutôt une structure symétrique comprenant un pôle 1' et un p8le 1 ".
Dans ce cas, si on connecta sans aucune précaution la deuxième 3o extrémité 6a, 6b du câble coaxial 4 à une des antennes 1 de la figure 3a ou de la figure 3b, prises par exemple en connectant l'extrémité 6a de l'âme au pèle 1' et l'extrémité fib du blindage au p8le 1" de l'antenne, l'onde électromagnétique incidente à capter par l'antenne va induire un courant I~
dit cc courant de gaine » sur la peau externe du blindage du coaxial, qui s'ajoute au courant la généra par l'antenne elle-mëme. Par la loi de Kirchoff, s le courant sur ie pôle 1" de l'antenne 1 est égal au courant la alors qu'au pôle 1', le courant eet égal à la somme des courants Iq et ia, !l est alors nécessaire de rendre égaux les courants aux deux p8les 1' et 1" de l'antenne pour annuler le courant de gaine IA du câble coaxial a et donc la capacité
captatrice de celui~ci. Cette symétrisation est obtenue par exemple au moyen 1o d'un dispositif adapté appelé « symétriseur » par l'Homme du métier (ou balun en langue anglo-saxonne), placé entre le câble coaxial et l'antenne.
De plus, lorsque l'antenne est très éloignée du récepteur, le courant de gaine E~, mëme s'il est annulé au niveau de !'antenne par l'utilisation d'un symètriseur, peut être important dans le cas d'un câble ~s coaxial de longueur importante présentant un blindage impartait, par exemple un càble coaxial souple dont le blindage est constitué d'une tresse métallique. Ce courant induit alors une tension électrique parasite entre l'âme et le blindage du càble coaxial, tension qui se retrouve évidemment à
l'entrée du récepteur. Cette tension parasite est proportionnelle au courant zo de gaine 19 et à la longueur physique du câble coaxial. ~e coefficient de proportionnalité est une caractéristique intrinsèque du càble coaxial mis en oeuvre et est appelé « impédance de transfert ». Pour pallier ce défaut, il est nécessaire d'utiliser des câbles à très faible impédance de transfert, tels que des câbles à double tresse, des câbles rigides à blindage plein qui zs présentent notamment las inconvénients d'être coûteux, lourds et contraignants.
Dans des applications utilisant un grand nombre d'antennes de réception situées dans un méme endroit exigu, par exemple, la mature d'un navire, des problèmes de proximité existent â cause des câbles 3o d'alimentation. ~.a figure 4 schématise le cas simple de deux antennes dipôles 1 et I installées l'une au-dessus de l'autre par manque de place latérale. II apparait que (e câble 4 de l'antenne ~ du dessus masque dans une certaine mesure le rayonnement de l'antenne I du dessous.
d'objet de l'invention concerne une antenne permettant d'éviter notamment les défauts précités en l'isolant de son environnement.
h'idbe de l'invention consiste notamment à rnunlr une antenne de mayens adaptés à transformer les signaux analogiques captés en signaux numériques ou des signaux numériques à émettre en signaux analogiques et à disposer ces moyens dans une partie isolée des ondes électromagnétiques ou de tous phénomènes perturbateurs.
Dans le cas d'une antenne réceptrice les moyens de transmission des signaux sont choisis pour transmettre avec un débit suffisant dicté par l'application, les signaux numériques générés par l'antenne, objet de cette invention, au récepteur sans faire appel à des liaisons à base de conducteur ~5 d'électricité pouvant perturber le fonctionnement de l'antenne, tout au moins les liaisons essentielles entre l'antenne et un récepteur.
L'invention a pour objet une antenne à structure rayonnante à
deux p8les caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un dispositif 2o adapté à transformer des signaux analogiques, respectivement numériques, en signaux numériques, respectivement analogiques, ledit dispositif étant disposé dans une partie de l'antenne isolée des ondes, ou des phénomènes, électromagnétiques.
Selon un made de réalisation le dispositif de conversion comporte, 25 par exemple, un étage amplificateur et adaptateur d'impédance adapté à
l'antenne et au convertisseur analogique numérique.
Selon un deuxième mode de réalisation le dispositif de conversion peut comporter un étage de puissance et un convertisseur numérique analogique.
3Q L'antenne comporte, par exemple, un dispositif de transmission des données intégré dans la partie isolée, ce dispositif pouvant être un convertisseur-électrique en liaison avec une fibre optique isolante et transparente aux ondes électromagnétiques.
i_'invention a aussi pour objet un systéme d'émission ou de réception de signaux comportant une ou plusieurs antennes selon l'une des 5 caractéristiques mentionnées ci-dessus, chaque antenne étant reliée par des moyens de transmission non conducteurs d'électricité à au moins un récepteur.
L_'arltenne comportant l'une des caractéristiques précitées est utilisée par exemple dans des systèmes de radiocommunication fonctionnant to dans la bande de fréquence HF variant de 1.5 fi 3D M Hz.
d'antenne scion l'invention présente notamment les avantages suivants ~ Elle élimine les perturbations générées dans le fonctionnement par la présence de liaison « principale » à base de conducteurs d'électricité
entre l'antenne et le récepteur, par exemple les càbles coaxiaux habituellement utilisés, ~ Elle présente une facilité d'intégration, dans la choix de l'emplac~ment, les liaisons entre l'antenne et ie récepteur étant transparentes aux ondes 2o électromagnétiques ~ l.es éléments de l'antenne à isolation galvanique ainsi constituée, n'ont pas de liaison « principale » conductrice d'électricitë, ni avec la masse électrique, ni avec la masse mécanique du systéme de radio-communication auquel elle est connectée, 25 . Elle permet de travailler dans une large bande de fréquence, supérieure à
celle généralement de l'art antérieur.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront mieux à la lecture de la description qui suit donnée à titre illustratif et 3o nullement limitatif où
~ ~a figura 1 est un synoptique d'un système de réception, ~ La figure 2 représente un exemple de connexion d'une antenne à un récepteur selon !'art antérieur, ~ Les figures 3a, 3b et 4 des exemples de connexion d'antennes selon l'art antérieur, ~ La figure 5 un premier schéma synoptique d'une antenne dipble selon l'invention, ~ La figure â un deuxième schéma synoptique représentant une antenne cadre selon l'invention, et ~ La figure 7 un exemple de structure d'antenne émettrice.
La description qui suit donnée à titre illustratif et nullement limitatif concerne une réalisation possible de l'antenne selon l'invention utilisant des antennes élémentaires usuelles précitées, à savoir le dip8le ou le cadre. Ces antennes peuvent être utilisées comme émetteur ou comme récepteur.
Les éléments d'antennes déjà représentés aux figures 1 à ~
conservent les mêmes références.
La figure 5 représente une antenne dipôle selon l'Invention. Elle comporte une partie conductrice 102 placée par exemple à proximité du pc3le 1" et une partie 101 captatrice des signaux reçus par l'antenne.
~a partie conductrice 102 est réalisée en creux afin de recevoir un dispositif 200 désigné par le terme « numériseur », qui est adapté pour transformer les signaux analogiques captés par l'antenne 1 en signaux numériques. l.es signaux numériques peuvent se présenter sous une forme numérique susceptibles d'être transmis par une fibre optique 301 à un récepteur non représenté sur la figure. De manière plus générale, la forme prise par les signaux numériques est adaptée au moyen de transmission utilisse jusqu'au récepteur.
La partie conductrice 102 est de préférence en métal à forte Conductivité électrique, et constitue un blindage électromagnétique pour le numériseur 200, tout en faisant partie de la structure captatrice de l'antenne.
Le numériseur 200 est, par exemple, composé essentiellement d'un étage 201 amplificateur et adaptateur d'impédance, d'un converkisseur-analogique numérique 202 (CAN) qui effectue la transformation de signaux analogiques délivrés par l'étage amplificateur 201 en signaux numériques et s d'un dispositif 203 de transmission des données. ue dispositif de transmission de donnëes 203 est par exemple un convertisseur électrlque-optique permettant de transmettre les informations numériques par une fibre optique 301 à un récepteur pouvant ëtre distant de plusieurs kilomètres de l'antenne. La constitution de ('étage 201 est connue de l'Homme du métier et 1o ne sera pas détaillée dans ia description. L'étage 201 est réalisé pour que ses caractéristiques d'entrée soient adaptées au type d'antenne 1 utilisée et que ses caractéristiques de sortie soient compatibles avec les exigences du CAN utilisé. II en est de même pour le convertisseur analogique numérique 202 et pour le dispositif de transmission 203 qui est équipé de circuits is d'interface adéquats, par exemple, une intertace parallèle-série pour s'adapter â la sortie du CAN 202 si ce dernier est à sortie parallèle, ou tout autre élément nécessaire au fonctionnement.
Le dispositif da transmission 2~3, peut , dans un autre exemple de réalisation, étre disposé à l'extérieur de la partie conductrice, à une distance 2o suffisamment proche afin d'éviter les problèmes de perturbation résultant de l'élément de liaison conducteur de l'électricité.
Les signaux captés par l'antenne 1 sont appliqués aux deux bornes d'entrée de l'étage 201. Une des deux entrées est connectée au pôle 1' de l'antenne 1 par un fil électrique de liaison 11, ce fi! traversant l'élément 25 102 par un trou 100 de faible dimension de manière à ne pas perturber l'effet de blindage la deuxi8me borne est connectée au pole 1" par un fil électrique de liaison 10.
L'énergie électrique nécessaire au fonctionnement du numériseur 200 est fournis par une source d'énergie 204 qui peut être une pile, une batterie so rechargeable ou de préférence, une cellule photovoltaïque alimentëe par l'énergie lumineuse d'un laser (non représenté ici pour la clarté de la description) apportée par une fibre optique 300. Un câble électrique 12 permet de distribuer l'énergie délivrée par la source 204 aux différents composants du numériseur 200. Le potentiel zéro est référencé à celui de l'élément de blindage 102 en connectant la masse de la source 204 à ce dernier par la liaison électrique 13.
Les impulsions d'horloge nécessaires au fonctionnement du CAN 202 et du convertisseur électrique-optique 203 peuvent ëtre générées en interne dans le numériseur 200, mais de préférence elles peuvent être amenées par (a fibre optique 302 à partir d'une horloge unique déportée afin de s'assurer ~o d'un synchronisme parfait entre plusieurs antennes d'un méme système de radiocommunication.
!.a figure 6 représente une variante de réalisation de l'invention appliquée â une antenne cadre comportant des éléments identiques à ceux utilisés pour décrire l'antenne dipôle de la figure 5. La différence réside principalement dans l'agencement des deux pôles 1' et 1 " de l'antenne.
Pour comprendre la structure et le fonctionnement d'une telle antenne, le lecteur peut se référer à la description de la figure 5.
La figure 7 schématise une structure d'antenne utilisée comme émetteur.
zo L'antenne 1 comporte une partie émettrice 401 et une partie conductrice de l'électricité 402. Le dispositif permettant de convertir les signaux numériques reçus par l'antenne est référencé 500 sur la figure et comporte une cha?ne d'émission composée par exemple d'un convertisseur numérique-analogique 502 ou CNA et d'un amplificateur de puissance 501.
25 L'antenne comporte aussi, un dispositif de transmission des données 203, un dispositif 244 fournissant l'énergie nécessaire au fonctionnement de l'ensemble, ainsi que les liaisons, telles que des fibres optiques, 300, 301 et 302 permettant d'amener les signaux numériques jusqu'à l'antenne ou d'alimenter le dispositif fournisseur d'énergie 204. Ces éléments portent des 3o références identiques à celles données aux figures 5 et 6.
~.es informations numériques à émettre sont amenées jusqu'é
l'antenne à l'aide de la fibre optique 301 par exemple et sont reçus par ie dispositif de transmission 203. Les signaux sont ensuite transformés en signaux analogiques par le CNA sot avant d'être amplifiés par l'amplificateur s de puissance 501. Les signaux analogiques amplifiés sont ensuite transmis à
la partie émettrice 401 de l'antenne.
l_a partie conductrice 402 présente des caractéristiques similaires à celles de la partie conductrice 102 de la figure 5, et constitue un blindage électromagnétique pour le dispositif de conversion des signaux 500.
t0 Les caractéristiques de positionnement des différents éléments les uns par rapport aux autres ou par rapport aux p8les de l'antenne sont similaires à celles données aux figures 5 et 6.
Selon un autre mode de réalisation, l'antenne émettrice est une antenne cadre, non représentée.
Sans sortir du cadre ae l'invention, les fibres optiques utilisées pour transmettre ou amener les signaux vers ou à l'antenne peuvent être remplacées par tout autre moyen pouvant transmettre les informations numériques obtenues avec un débit suffisant fixé par l'application souhaitée, tels que le faisceau infra-rauge, faisceau micro-onde.
Claims (4)
1 - Antenne (1) à structure rayonnante à deux pales (1') et (1") caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un dispositif (200, 500) adapté à
transformer des signaux analogiques, respectivement numériques, en signaux numériques, respectivement analogiques, ledit dispositif (200, 500) étant disposé dans une partie de l'antenne (102, 402) isolée des ondes ou des phénomènes électromagnétiques.
transformer des signaux analogiques, respectivement numériques, en signaux numériques, respectivement analogiques, ledit dispositif (200, 500) étant disposé dans une partie de l'antenne (102, 402) isolée des ondes ou des phénomènes électromagnétiques.
2 - Antenne selon la revendication 1 caractérisée en ce que le dispositif de conversion (200) comporte un étage (201) amplificateur et adaptateur d'impédance adapté à l'antenne et au convertisseur analogique numérique (202).
3 - Antenne selon la revendication 1 en ce que le dispositif de conversion (600) comporte un étage de puissance (501) et un convertisseur numérique analogique (502).
4 - Antenne selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que le dispositif (200, 500) adapté à transformer les signaux est intégré dans la partis isolée (102, 402) de l'antenne disposée à proximité d'un des deux pôles (1',1").
- Antenne selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif (203) de transmission des données intégré dans la partie isolée (102, 402).
6 - Antenne selon la revendication 5 caractérisé en ce que le dispositif (203) de transmission des données est un convertisseur-électrique en liaison avec une fibre optique isolante et transparente aux ondes électro-magnétiques.
7 - Antenne selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'elle comporte un dispositif d'alimentation en énergie électrique fournie par une cellule photovoltaïque.
8 - Système d'émission ou de réception de signaux comportant une ou plusieurs antennes selon l'une des revendications 1 à 7, chaque antenne étant reliée par des moyens de transmission non conducteurs d'électricité à
au moins un récepteur.
9 - Système selon la revendication 8 caractérisé en qu'il comporte un dispositif (203) de transmission des données qui est un convertisseur-électrique en liaison avec une fibre optique isolante et transparente aux ondes électro-magnétiques.
- Système selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de transmission des données relié à une alimentation en énergie électrique fournie par une cellule photovoltaïque alimentée par une fibre optique (300).
11 - Utilisation d'une antenne selon l'une des revendications 1 à 7 pour des systèmes de radiocommunication fonctionnant dans la bande de fréquence HF variant de 1.5 à 30 M Hz.
- Antenne selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif (203) de transmission des données intégré dans la partie isolée (102, 402).
6 - Antenne selon la revendication 5 caractérisé en ce que le dispositif (203) de transmission des données est un convertisseur-électrique en liaison avec une fibre optique isolante et transparente aux ondes électro-magnétiques.
7 - Antenne selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'elle comporte un dispositif d'alimentation en énergie électrique fournie par une cellule photovoltaïque.
8 - Système d'émission ou de réception de signaux comportant une ou plusieurs antennes selon l'une des revendications 1 à 7, chaque antenne étant reliée par des moyens de transmission non conducteurs d'électricité à
au moins un récepteur.
9 - Système selon la revendication 8 caractérisé en qu'il comporte un dispositif (203) de transmission des données qui est un convertisseur-électrique en liaison avec une fibre optique isolante et transparente aux ondes électro-magnétiques.
- Système selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de transmission des données relié à une alimentation en énergie électrique fournie par une cellule photovoltaïque alimentée par une fibre optique (300).
11 - Utilisation d'une antenne selon l'une des revendications 1 à 7 pour des systèmes de radiocommunication fonctionnant dans la bande de fréquence HF variant de 1.5 à 30 M Hz.
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