Antenne de radiosignalisation. Les antennes généralement employées en radiosignalisation sont ou bien reliées à la terre par une prise de terre à travers la quelle passe le courant d'antenne, ou bien formées de deux systèmes de conducteurs, l'antenne proprement dite et le contrepoids, entre lesquels oscille le courant d'antenne.
L'invention est relative au second de ces cas, c'est-à-dire aux antennes à contrepoids. On connaît des antennes à contrepoids de deux genres; celles par exemple employées pour les aéroplanes, qui n'agissent pas sen siblement sur la terre parce que tout le dis positif fonctionne très loin du sol; et celles dans lesquelles un contrepoids isolé de la terre sert du fait même de sa capacité par rapport au sol et produit de ce fait des cou rants dans celui-ci.
Dans l'antenne formant l'objet de la pré sente invention, le contrepoids est disposé relativement près du sol, comme -dans les antennes à contrepoids du second des genres mentionnés; mais le contrepoids est .disposé de manière telle que l'action sur le sol de l'antenne proprement dite, qui tend à y pro- duire des courants en causant par là des pertes, soit considérablement réduite.
L'on peut définir comme aire d'influence de l'antenne proprement dite celle qui s'étend autour de la projection horizontale de chaque point de ladite antenne jusqu'à une distance égale à la hauteur dudit point au-dessus du sol.
Dans l'antenne suivant l'invention, les conducteurs formant le contrepoids sont des fils de longueurs approximativement égales, portés par des supports métalliques dont ils sont isolés et disposés entre le sol et l'an tenne proprement dite, fils espacés de préfé rence de manière telle que la distance moyenne entre deux fils voisins n'est pas inférieure au double de- la hauteur du contrepoids au-des sus du sol, ni supérieure au quadruple de cette hauteur, la nappe ainsi formée recou vrant au moins en grande partie l'aire d'in fluence de l'antenne proprement dite.
On considère dans ce qui précède des édifices ou autres obstacles analogues, au- dessus desquels passent les fils du contre poids, comme faisant partie du sol. Si l'antenne proprement dite comporte des conducteurs à peu près horizontaux, rela tivement longs, comme c'est le cas des an tennes en Lrenverséou eii T, lecontrepoids pourra consister en des fils parallèles auxdits fils d'antenne, la nappe formée par ces fils recou vrant de préférence toute l'aire d'influence susdite.
Dans ce cas, le champ électrostatique, ainsi que le champ magnétique produits par l'antenne proprement dite, au niveau du sol, sont considérablement réduits, dans une grande partie de ladite aire d'influence, par l'effet des charges et des courants du contrepoids.
Au dessin annexé sont représentés, à titre d'exemples, différentes formes d'exécution de cette antenne à contrepoids.
Fig. 1 et 2 sont des schémas se rappor tant respectivement à une antenne ordinaire reliée à la terre et à une antenne à contre poids conforme à l'invention ; Fig. 3 est un schéma montrant une forme d'exécution, dans laquelle un point du dis positif d'antenne est relié à la terre ; Fig. 4 et 5 sont respectivement une vue de face et de côté de la forme d'exécution représentée schématiquement fig. 2 ; Fig. 6 et 7 sont des vues en plan respec tivement d'une troisième et d'une quatrième forme d'exécution ;
Fig. 8 est une vue en plan analogue à la fig. 7 d'une variante de la quatrième forme; Fig. 9 est le schéma d'une dernière forme. Fig. 1 montre approximativement la dis tribution des lignes de force électrique dans un plan perpendiculaire aux fils de l'antenne, pour le cas d'une antenne r4 reliée à la-terre comme d'ordinaire, tandis que la fig. 2 montre la distribution correspondante dans le cas d'une antenne A à contrepoids ,S'. Dans le second cas, cette distribution est celle due à des charges égales et opposées dans l'antenne et -dans le contrepoids.
Le nombre des lignes de force électrique qui s'échappent entre les fils du contrepoids ne dépend que du rapport existant entre la distance entre deux fils de contrepoids ,S voi sins et la hauteur de ces fils au-dessus du sol. Lorsqu'on emploie le contrepoids ,S, les charges dont il est le siège interceptent une grande partie de ces lignes de force allant vers la terre, ce qui fait que les pertes dans la terre sont très réduites.
Comme, lorsque la largeur du contrepoids et l'espacement des fils répondent aux règles ci-dessus; les pertes sont pratiquement indé pendantes de la hauteur du contrepoids au- dessus du sol, cette dernière est déterminée, dans la pratique, uniquement par des consi dérations d'ordre pécuniaire.
Le prix de revient du contrepoids sera trop élevé s'il est placé trop haut ou trop bas ; dans le premier cas, à cause de la hauteur des supports et, dans le second, par suite du nombre excessif de fils qu'il faudra employer pour se conformer au rapport devant exister entre cette hauteur et l'écartement des fils. Par suite, on placera le contrepoids à une hauteur moyenne correspondant aux frais d'établissement minima, à condition que cela n'entraine pas une - réduction sérieuse de la hauteur utile de radiation de l'antenne.
Dans les antennes reliées à la terre, les pertes diélectriques les plus importantes sont celles dues à la présence de végétation à la surface de la terre. Pour que cette cause de perte diélectrique soit supprimée dans les différentes formes d'exécution d'antennes à contrepoids décrites ci-dessous, le contrepoids est porté au-dessus du niveau de la végéta tion par les supports ou poteaux métalliques <B>81,</B> dont il est isolé.
Afin d'empêcher que le potentiel moyen du système contrepoids-antenne ne prenne une valeur différant beaucoup de celui de la terre, on peut intercaler entre l'antenne et le contrepoids une inductance B (fig. 3) et relier un point de cette inductance à la terre. Il conviendra que ce point soit un noeud de poten tiel du système oscillant contrepoids-antenne, parce que, lorsqu'un point nodal est ainsi relié à la terre, les oscillations de haute fré quence ne sont pas altérées et il ne se pro duit aucune augmentation de pertes. La distribution du potentiel dans le système, à un moment donné, est alors celle représentée approximativement en fig.3 par les lignes pointillées.
Si, à cause du manque de place ou pour toute autre raison,-le contrepoids ne peut être étendu en largeur et en longueur au delà de la projection horizontale de l'antenne de la quan tité requise égale à la hauteur de. cette dernière, les fils extrêmes se trouvant sur les .bords laté raux du contrepoids sont surélevés au-dessus des fils intermédiaires et les deux extrémités de chaque fil du contrepoids sont relevées de manière à réduire le champ de déperdition parasite sur les bords du réseau, comme il est montré fig. 4 et 5.
Dans ce cas, les extrémités relevées des fils du contrepoids, où le champ électrique total est le plus intense, peuvent être four chues, de manière à donner une protection meilleure dans ces parties très importantes du contrepoids.
Dans le cas d'une antenne en forme de parapluie le contrepoids est constitué de pré férence par un certain -nombre de fils rayon nant dans un plan- horizontal autour d'un point situé exactement au-dessous du centre de l'antenne, l'étendue du réseau formé par ces fils étant suffisante pour couvrir et dépasser la projection horizontale de l'antenne. La longueur de chaque fil sera de préférence égale -à la somme du rayon et de la hauteur d_ e l'antenne.
L'angle d'espacement des fils, c'est-à-dire l'angle formé - par deux fils consécutifs, sera de préférence tel- que l'intervalle entre les points médians .de deux fils adjacents soit égal à une distance entre deux et quatre fois plus grande que la hauteur du contrepoids au-dessus du sol. Lorsqu'on donne à cet angle sa valeur maxima, -les extrémités des fils seront de préférence fourchues.
Dans le cas d'une antenne en évantail telle que celle formée par les fils .A (fig. 6) où l'angle de l'évantail est aigu-, par exemple inférieur à 450, il n'est pas conseillé de donner au contrepoids également une forme d'éventail. On emploiera dans ce cas, de pré férence, soit un contrepoids formé de fils parallèles, semblable à celui employé pour les antennes du type ordinaire en T, soit un contrepoids ayant la forme représentée fig. 6. Dans cette figure les fils d'antenne sont portés par trois mâts M et le contrepoids est formé de fils .S' rayonnant autour d'un centre N.
Les fils extérieurs du contrepoids sont parallèles aux fils extérieurs de l'antenne. La -distance entre chaque fil extérieur<B>8</B> et la projection sur le plan du contrepoids du fil extérieur A sera de préférence aussi grande que la hauteur de l'antenne.
Les fils du contrepoids peuvent former un réseau possédant une ou plusieurs périodes propres d'oscillations, distinctes des oscillations de l'antenne, - c'est le cas en particulier si les extrémités des fils S sont reliées entre elles deux par deux par des conducteurs R, comme représenté fig. 7 et S. Si- la période d'émission de l'antenne est proche de l'une de ces périodes, des oscillations sont amor cées dans le contrepoids, où elles ne donnent aucun travail utile et ne font qu'absorber de l'énergie.
Dans - le but d'éliminer ces oscillations, tous les naeuds de potentiel doivent, si pos sible, se trouver au point de jonction de tous les fils du contrepoids et l'antenne doit alors être connectée au contrepoids en ce point afin de supprimer la réaction entre le système d'antenne et le système formé par les fils du contrepoids.
Ceci petit se faire soit en utilisant des fils de contrepoids de longueur aussi exactement que possible égale soit en compensant les petites différences de longueurs électriques effectives par insertion, comme on le voit fig.7, d'inductances L appropriées dans chaque fil ou groupe de fils du contrepoids, qui est ici montré divisé en quatre sections ou groupes ; ou comme repré senté fig. S par insertion d'une bobine P reliée à l'antenne et couplée à une bobine Q reliée au contrepoids.
Pour éliminer l'effet des oscillations qui peuvent se produire dans les circuits formés par les fils de contrepoids, le point de con nexion de l'antenne au contrepoids peut être mis à la terre en créant ainsi en ce point un noeud de potentiel; mais ceci ne peut se faire que lorsque la longueur d'onde employée est telle quil n'existe aucun danger que les oscillations dues au contrepoids lui-même agissant comme antenne en forme de<B>T</B> inter férent avec les oscillations principales.
Lorsque l'antenne a la forme en<B>T</B> avec un contrepoids sous chaque bras du T, le meilleur moyen pour éliminer ces oscillations parasites du contrepoids consiste à insérer une petite inductance 0 entre les deux moi tiés du contrepoids, de rechercher le naeud de potentiel de cette inductance et d'y con necter l'antenne comme indiqué fig. 9, une bobine U étant intercalée dans le conducteur vertical connectant le contrepoids S à l'an tenne proprement dite A pour permettre de syntoniser cette dernière.
Ceci présente l'avantage que non seule ment il est facile de trouver le noeud, mais que les oscillations propres du contrepoids sont éliminées, tandis que les oscillations propres du système antenne-contrepoids sont favorisées.
Radio signaling antenna. The antennas generally used in radio signaling are either connected to the earth by an earth connection through which the antenna current passes, or else formed of two systems of conductors, the antenna itself and the counterweight, between which oscillates antenna current.
The invention relates to the second of these cases, that is to say to counterweight antennas. Two kinds of counterbalance antennas are known; those for example used for airplanes, which do not act sensibly on the ground because all the positive device works very far from the ground; and those in which a counterweight isolated from the earth serves by the very fact of its capacity with respect to the ground and thus produces currents in the latter.
In the antenna forming the object of the present invention, the counterweight is disposed relatively close to the ground, as in the counterweight antennas of the second of the types mentioned; but the counterweight is arranged in such a way that the action on the ground of the antenna proper, which tends to produce currents therein, thereby causing losses, is considerably reduced.
The area of influence of the antenna proper can be defined as that which extends around the horizontal projection of each point of said antenna up to a distance equal to the height of said point above the ground.
In the antenna according to the invention, the conductors forming the counterweight are wires of approximately equal length, carried by metal supports from which they are insulated and arranged between the ground and the antenna proper, wires preferably spaced apart. such that the average distance between two neighboring threads is not less than twice the height of the counterweight above the ground, nor greater than four times this height, the web thus formed covering at least a large part of the 'area of influence of the antenna itself.
In the foregoing, buildings or other similar obstacles are considered, over which the wires of the counterweight pass, as forming part of the ground. If the antenna proper comprises approximately horizontal conductors, which are relatively long, as is the case with inverted or T-type antennas, the counterweight may consist of wires parallel to said antenna wires, the web formed by these wires. son preferably covering the entire above-mentioned area of influence.
In this case, the electrostatic field, as well as the magnetic field produced by the antenna itself, at ground level, are considerably reduced, in a large part of said area of influence, by the effect of charges and currents of the counterweight.
In the accompanying drawing are shown, by way of examples, various embodiments of this counterweight antenna.
Fig. 1 and 2 are diagrams relating respectively to an ordinary antenna connected to earth and to a counterweight antenna in accordance with the invention; Fig. 3 is a diagram showing an embodiment, in which a point of the antenna device is connected to earth; Fig. 4 and 5 are respectively a front and side view of the embodiment shown schematically in FIG. 2; Fig. 6 and 7 are plan views respectively of a third and a fourth embodiment;
Fig. 8 is a plan view similar to FIG. 7 of a variant of the fourth form; Fig. 9 is the diagram of a last form. Fig. 1 shows approximately the distribution of the lines of electric force in a plane perpendicular to the wires of the antenna, for the case of an antenna r4 connected to earth as usual, while fig. 2 shows the corresponding distribution in the case of a counterweight antenna A, S '. In the second case, this distribution is that due to equal and opposite loads in the antenna and in the counterweight.
The number of lines of electric force which escape between the wires of the counterweight depends only on the relationship between the distance between two wires of the counterweight, S voi sins, and the height of these wires above the ground. When the counterweight, S is used, the loads of which it is the seat intercept a large part of these lines of force going towards the earth, so that the losses in the earth are very small.
Like, when the counterweight width and wire spacing meet the above rules; the losses are practically independent of the height of the counterweight above the ground, the latter being determined, in practice, only by pecuniary considerations.
The cost of the counterweight will be too high if it is placed too high or too low; in the first case, because of the height of the supports and, in the second, because of the excessive number of threads which will have to be used to conform to the relation which must exist between this height and the spacing of the threads. As a result, the counterweight will be placed at an average height corresponding to the minimum set-up costs, provided that this does not lead to a serious reduction in the useful radiation height of the antenna.
In antennas connected to the earth, the most important dielectric losses are those due to the presence of vegetation on the surface of the earth. In order for this cause of dielectric loss to be eliminated in the various embodiments of counterweight antennas described below, the counterweight is carried above the level of the vegetation by metal supports or posts <B> 81, </B> from which it is isolated.
In order to prevent the average potential of the counterweight-antenna system from assuming a value that differs greatly from that of the earth, an inductance B can be inserted between the antenna and the counterweight (fig. 3) and connect a point of this inductance. To the earth. This point should be a potential node of the counterweight-antenna oscillating system, because, when a nodal point is thus connected to the earth, the high-frequency oscillations are not altered and no increased losses. The distribution of the potential in the system, at a given moment, is then that represented approximately in fig. 3 by the dotted lines.
If, due to lack of space or for any other reason, the counterweight cannot be extended in width and length beyond the horizontal projection of the antenna by the required quantity equal to the height of. the latter, the end wires on the lateral edges of the counterweight are raised above the intermediate wires and the two ends of each wire of the counterweight are raised so as to reduce the parasitic loss field on the edges of the network, as shown in fig. 4 and 5.
In this case, the raised ends of the wires of the counterweight, where the total electric field is the most intense, can be dropped, so as to give better protection in these very important parts of the counterweight.
In the case of an umbrella-shaped antenna the counterweight is preferably made up of a certain number of radiating wires lying in a horizontal plane around a point located exactly below the center of the antenna, the 'extent of the network formed by these son being sufficient to cover and exceed the horizontal projection of the antenna. The length of each wire will preferably be equal to the sum of the radius and the height of the antenna.
The angle of spacing of the threads, that is to say the angle formed - by two consecutive threads, will preferably be such that the interval between the midpoints of two adjacent threads is equal to a distance between two and four times greater than the height of the counterweight above the ground. When this angle is given its maximum value, the ends of the wires will preferably be forked.
In the case of a fan-shaped antenna such as the one formed by the .A wires (fig. 6) where the angle of the fan is acute, for example less than 450, it is not advisable to give the counterweight also a fan shape. In this case, preferably, either a counterweight formed of parallel wires, similar to that used for ordinary T-type antennas, or a counterweight having the shape shown in fig. 6. In this figure the antenna wires are carried by three poles M and the counterweight is formed by wires .S 'radiating around a center N.
The outer wires of the counterweight are parallel to the outer wires of the antenna. The distance between each outer wire <B> 8 </B> and the projection on the plane of the counterweight of the outer wire A will preferably be as great as the height of the antenna.
The wires of the counterweight can form a network having one or more specific periods of oscillations, distinct from the oscillations of the antenna, - this is the case in particular if the ends of the wires S are linked together two by two by conductors R, as shown in fig. 7 and S. If the transmission period of the antenna is close to one of these periods, oscillations are initiated in the counterweight, where they do not give any useful work and only absorb energy. energy.
In order to eliminate these oscillations, all potential nodes should, if possible, be at the junction point of all the counterweight wires and the antenna should then be connected to the counterweight at this point in order to remove the reaction between the antenna system and the system formed by the wires of the counterweight.
This can be done either by using counterweight wires of equal length as exactly as possible or by compensating for small differences in effective electrical lengths by inserting, as seen in fig. 7, of appropriate L inductors in each wire or group of wires of the counterweight, which is here shown divided into four sections or groups; or as shown in fig. S by inserting a coil P connected to the antenna and coupled to a coil Q connected to the counterweight.
To eliminate the effect of the oscillations which can occur in the circuits formed by the counterweight wires, the point of connection of the antenna to the counterweight can be earthed, thus creating a potential node at this point; but this can only be done when the wavelength used is such that there is no danger that the oscillations due to the counterweight itself acting as a <B> T </B> -shaped antenna interfere with the oscillations main.
When the antenna is in the shape of a <B> T </B> with a counterweight under each arm of the T, the best way to eliminate these parasitic oscillations of the counterweight is to insert a small inductor 0 between the two halves of the counterweight, to find the potential node of this inductor and to connect the antenna to it as shown in fig. 9, a coil U being interposed in the vertical conductor connecting the counterweight S to the actual antenna A to enable the latter to be tuned.
This has the advantage that not only is it easy to find the node, but that the own oscillations of the counterweight are eliminated, while the own oscillations of the antenna-counterweight system are favored.