EP0237392B1 - Centre d'émission, en particulier en ondes décamétriques - Google Patents

Centre d'émission, en particulier en ondes décamétriques Download PDF

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EP0237392B1
EP0237392B1 EP19870400328 EP87400328A EP0237392B1 EP 0237392 B1 EP0237392 B1 EP 0237392B1 EP 19870400328 EP19870400328 EP 19870400328 EP 87400328 A EP87400328 A EP 87400328A EP 0237392 B1 EP0237392 B1 EP 0237392B1
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EP
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antennas
antenna
transmitters
center
console
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EP19870400328
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François Ursenbach
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Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems

Definitions

  • the present invention relates to a transmission center provided, for example, to operate in HF and comprising transmitters associated with antennas distributed in a given space constituting what is generally called an antenna field.
  • Such centers are known, they include fixed antennas, transmitters grouped in a central building and a complicated interconnection between the transmitters and the antennas with means for switching, impedance transformation, radiofrequency energy transport distributed over the land with the disadvantages of construction, protection and operation that this entails.
  • a center is practically frozen from its conception because modifications and extensions are often very difficult.
  • the object of the present invention is to avoid or, at the very least, to reduce the drawbacks mentioned above.
  • a transmission center in particular in HF, comprising a central building with its central unit designed to manage the operation of the entire center and n (n integer greater than 1) antennas distributed over a field for form an antenna field, is characterized in that the antennas are rotary antennas and in that the center comprises n transmitters associated respectively with the n antennas according to an invariable one-to-one relationship, and n premises arranged respectively at the foot of the n antennas, serve as a shelter for the transmitter associated with the antenna at the foot of which they are arranged.
  • FIG. 1 represents an HF emission center according to known art.
  • This center includes, in particular, a central building B ′, fixed antennas Af1, Af2 ... formed of radiating doublets and distributed over the field, and an energy supply building, Bj, also called “energy substation ".
  • Bj also called “energy substation”
  • the low frequency energy of the substation is supplied to an energy distribution circuit, J, located in the central building, B ′, and is distributed, still in the central building, between the transmitters E1, E2 to give the radiofrequency energy to be emitted and between two circuits Jc and Jb intended respectively to supply the energy necessary for the switching of the radiating elements inside each antenna and the energy necessary for the night lighting of the pylons serving as supports for the antennas fixed.
  • J energy distribution circuit
  • the central building includes, in addition to the transmitters and circuits used to distribute the energy, a central unit, Uc, consoles, Cs, Ce1, Ce2, Cm, Ca, two control cabinets Cdm and Cda and two distribution matrices Ma and Mr.
  • the central unit, Uc includes a computer; it is intended to manage the operation of the entire transmission center.
  • the radiofrequency supply lines in strong lines, which connect the central building B ′ to the antennas Af1, Af2 pass through sets T1, T2 comprising in series a balun and an impedance transformer; the balun allows the passage from a coaxial line transmission on the matrix side Mr to a symmetrical line transmission on the antenna side, and the impedance transformer ensures the impedance adaptation, with a standing wave ratio as close to 1 as possible on the transmitter side.
  • the fixed antennas Af1, Af2 are associated with switching boxes which, under the control of the Cda cabinet itself controlled by the antenna console, Ca, make it possible to modify the firing axis of the antennas, by switching lines phase shift.
  • the central building b4 by the amount of resources it houses, is large (more than 60 meters long in the example described) and therefore poses production problems both with regard to its actual construction and its air conditioning.
  • the transmission center according to FIG. 2 does not pose this kind of problem because the central building is much smaller in size there, and the annex buildings associated with each antenna are all identical, of small size, have the same elements and therefore lend themselves to being produced in the form of a factory-made shelter transported by truck, with all the elements it must contain, to the places of operation.
  • FIG. 2 represents an HF emission center according to the invention.
  • This center comprises, in particular, a central building, B, rotary antennas, A1, A2, associated with premises, b1, b2, to form emission units, Ue1, Ue2, and an energy supply building , Bj, also called "energy substation”.
  • the low frequency energy from the substation is directly conveyed by supply lines to the premises b1, b2.
  • the transport of this energy because it is low frequency energy, is much easier and causes very much less loss than that of radio frequency energy between the central building and the antennas of the center according to Figure 1; in fact this transport can be carried out by flexible cables laid on the ground or buried whereas, in the case of figure 1, the transport of the radiofrequency energy was done by symmetrical lines, suspended at a height of several meters au- above the ground thanks to posts and insulators.
  • the central building B in FIG. 2 compared with the building B ′ in FIG. 1, contains only one central unit, U, consoles, Cs, C1, C2 and a distribution matrix Ma.
  • the central unit, U has a computer; it is intended to manage the operation of the entire transmission center. It is a simplified version of the central unit according to FIG. 1 since, as will appear in what follows, it does not have to manage the operation of a switching matrix between the transmitters and the antennas; in fact the matrix Mr according to FIG. 1 has completely disappeared in the emission center according to FIG. 2.
  • the console Cs is identical to the console Cs in FIG. 1, it is an audio console intended to define to which transmitters must be routed, by the matrix Ma the different audio frequency signals to be transmitted.
  • the consoles C1 and C2 relate respectively to the emission units Ue1 and Ue2; they include the elements of the Ce1, Ce2 consoles in FIG. 1 and the means for developing control signals for the light signaling of the antenna and control signals for the angular position of the antenna; these means are produced in the same way, but simpler (sending a number of bits corresponding to the angle of rotation to be obtained), than the part of the antenna console Ca in FIG. 1 relating to the preparation of signals for the firing angle switching command.
  • the rotary antennas A1 and A2 are shown in schematic view from above in FIG. 2. At their feet are the premises b1 and b2 which have been discussed further in this description. These premises are, in the example described, made from prefabricated panels and mounted on a concrete slab poured at the foot of each antenna at the same time as the base of the antenna.
  • the premises b1, b2 each contain an emitter, E1, E2, identical to the emitters of FIG. 1, with, at the output, a balun and an impedance transformer which are therefore grouped in the same room as the emitter and no longer scattered on the ground as in the case of Figure 1; the transmitters receive the audiofrequency signals from the matrix Ma and supply on the one hand the radiofrequency energy to the antenna and on the other hand receive consoles C1, C2 the remote control information and in return supply the remote signaling information which is sent to the consoles C1, C2.
  • An antenna rotation control cabinet located in the base of the antenna, is controlled by the remote control information received by the transmitter.
  • the antennas A1 and A2 are antennas with two vertical curtains of dipoles allowing the two of them to operate from 6 to 26 MHz. It should be noted that it is planned to produce a transmission center according to FIG. 2 but in which the antennas will include means for feeding only part of the dipoles in order to modify the radiation pattern of the antenna; in this other center It is also planned to place the energy substation in the central building.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Description

  • La présente invention se rapporte à un centre d'émission prévu, par exemple, pour fonctionner en ondes décamétriques et comportant des émetteurs asociés à des antennes réparties dans un espace donné constituant ce que l'on appelle généralement un champ d'antennes.
  • De tels centres sont connus, ils comportent des antennes fixes, des émetteurs regroupés dans un bâtiment central et une interconnexion compliquée entre les émetteurs et les antennes avec des moyens de commutation, de transformation d'impédance, de transport d'énergie radiofréquence répartis sur le terrain avec les inconvénients de construction, de protection et d'exploitation que cela entraîne. De plus un tel centre est pratiquement figé dès sa conception car les modifications et les extensions sont souvent très malaisées.
  • La présente invention a pour but d'éviter ou, pour le moins, de réduire les inconvénients mentionnés ci-avant.
  • Ceci est obtenu, en particulier, grâce à l'emploi d'antennes rotatives et grâce à la juxtaposition systématique antenne-émetteur.
  • Selon l'invention un centre d'émission, en particulier en ondes décamétriques, comportant un bâtiment central avec son unité centrale conçue pour gérer le fonctionnement de l'ensemble du centre et n (n entier supérieur a 1) antennes réparties sur un terrain pour former un champ d'antennes, est caractérisé en ce que les antennes sont des antennes rotatives et en ce que le centre comporte n émetteurs associés respectivement aux n antennes selon une relation biunivoque invariable, et n locaux disposés respectivement au pied des n antennes, pour servir d'abri à l'émetteur associé à l'antenne au pied de laquelle ils sont disposés.
  • La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des figures s'y rapportant qui représentent :
    • la figure 1, un centre d'émission en ondes décamétriques selon l'art connu,
    • la figure 2, un centre d'émission comparable à celui de la figure 1 mais selon l'invention.
  • A titre de convention et pour faciliter la compréhension des schémas, les lignes amenant l'énergie nécessaire au rayonnement des antennes ont été dessinées en traits forts continus sur les figures 1 et 2 tandis que les pourtours des bâtiments ont été dessinés en trait forts discontinus. Par ailleurs, pour simplifier les dessins, sauf quelques exceptions, les lignes d'alimentation autres que radiofréquence n'ont pas été représentées.
  • La figure 1 représente un centre d'émission en ondes décamétriques selon l'art connu. Ce centre comporte, en particulier, un bâtiment central B′, des antennes fixes Af1, Af2... formées de doublets rayonnants et réparties sur le terrain, et un bâtiment de fourniture d'énergie, Bj, aussi appelé "sous-station énergie". Il est à noter que pour la commodité et la clarté du dessin, il n'a été représenté que deux antennes et deux émetteurs sur les figures 1 et 2, en fait les centres d'émission ayant servi d'exemple à la présente description comporteraient, pour la figure 1, quatre émetteurs et vingt antennes et, pour la figure 2, quatre émetteurs et quatre antennes. .
  • L'énergie basse fréquence de la sous-station est fournie à un circuit de distribution d'énergie, J, situé dans le bâtiment central, B′, et est répartie, toujours dans le bâtiment central, entre les émetteurs E1, E2 pour donner l'énergie radiofréquence à émettre et entre deux circuits Jc et Jb destinés à fournir respectivement l'énergie nécessaire à la commutation des éléments rayonnants à l'intérieur de chaque antenne et l'énergie nécessaire au balisage de nuit des pylônes servant de supports aux antennes fixes.
  • Le bâtiment central comporte, outre les émetteurs et les circuits servant à répartir l'énergie, une unité centrale, Uc, des consoles, Cs, Ce1, Ce2, Cm, Ca, deux armoires de commande Cdm et Cda et deux matrices de répartition Ma et Mr.
  • L'unité centrale, Uc, comporte un ordinateur ; elle est destinée à gérer le fonctionnement de l'ensemble du centre d'émission.
  • Les consoles comportent chacune un pupitre de commande et servent à définir :
    • pour la console audio, Cs, vers quels émetteurs doivent être aiguillés, par la matrice de répartition Ma, les différents signaux audiofréquence, Sa, à émettre,
    • pour les consoles émetteur, Ce1, Ce2, les conditions de fonctionnement des émetteurs E1 et E2, en particulier en ce qui concerne la puissance et la fréquence d'émission,
    • pour la console matrice, Cm, à quelle antenne est connecté tel ou tel des émetteurs, la console Cm fournissant pour cela des signaux de commande à l'armoire de commande de matrice Cdm de manière à assurer les liaisons voulues dans la matrice Mr,
    • pour la console antennes, Ca, quels sont les signaux à envoyer à l'armoire de commande de commutation d'antennes Cda pour effectuer la télécommande de commutation d'axe de tir dans chacune des antennes. En retour la console Ca reçoit la télésignalisation en provenance de l'antenne avec, en particulier, les signaux de retour des chaînes de sécurité dont le trajet aller est constitué par des lignes qui suivent des trajets parallèles aux trajets de l'énergie radiofréquence entre les émetteurs et les antennes auxquelles ces émetteurs sont connectés ; ces trajets parallèles incluant des contacteurs mécaniquement couplés aux contacteurs traversés par l'énergie radiofréquence, permettent de vérifier si les liaisons désirées ont bien été établies.
  • Les lignes d'alimentation radiofréquence, en traits forts, qui relient le bâtiment central B′ aux antennes Af1, Af2 traversent des ensembles T1, T2 comportant en série un symétriseur et un transformateur d'impédance ; le symétriseur permet le passage d'une transmission par ligne coaxiale côté matrice Mr à une transmission par ligne symétrique côté antenne, et le transformateur d'impédance assure l'adaptation d'impédance, avec un rapport d'onde stationnaire aussi proche de 1 que possible du côté émetteur.
  • Les antennes fixes Af1, Af2 sont associées à des boîtiers de commutation qui, sous la commande de l'armoire Cda elle-même commandée par la console antennes, Ca, permettent, de modifier l'axe de tir des antennes, par commutation de lignes de déphasage.
  • Il est à noter que le bâtiment central b4, par la quantité de moyens qu'il abrite, est de taille importante (plus de 60 mètres de long dans l'exemple décrit) et pose donc des problèmes de réalisation aussi bien en ce qui concerne sa construction proprement dite que sa climatisation. Comme il apparaîtra dans ce qui suit, le centre d'émission selon la figure 2 ne pose pas ce genre de problèmes car le bâtiment central y est de taille beaucoup plus faible, et les bâtiments annexes associés à chaque antenne sont tous identiques, de petite taille, comportent les mêmes éléments et se prêtent donc à une réalisation sous forme d'abri fabriqué en usine et transporté par camion, avec tous les éléments qu'il doit contenir, sur les lieux d'exploitation.
  • La figure 2 représente un centre d'émission en ondes décamétriques selon l'invention. Ce centre comporte, en particulier, un bâtiment central, B, des antennes rotatives, A1, A2, associées à des locaux, b1, b2, pour former des unités d'émission, Ue1, Ue2, et un bâtiment de fourniture d'énergie, Bj, aussi appelé "sous-station énergie".
  • L'énergie basse fréquence de la sous-station est directement acheminée par des lignes d'alimentation vers les locaux b1, b2. Il est à remarquer que le transport de cette énergie, du fait que c'est de l'énergie basse fréquence, est nettement plus facile et occasionne très nettement moins de pertes que celui de l'énergie radiofréquence entre le bâtiment central et les antennes du centre selon la figure 1 ; en fait ce transport peut s'effectuer par câbles souples posés sur le sol ou enterrés alors que, dans le cas de la figure 1, le transport de l'énergie radiofréquence se faisait par lignes symétriques, suspendues à une hauteur de plusieurs mètres au-dessus du sol grâce à des poteaux et à des isolateurs.
  • Le bâtiment central B de la figure 2, comparé au bâtiment B′ de la figure 1, ne contient qu'une unité centrale, U, des consoles, Cs, C1, C2 et une matrice de répartition Ma.
  • L'unité centrale, U, comporte un ordinateur ; elle est destinée à gérer le fonctionnement de l'ensemble du centre d'émission. C'est une version simplifiée de l'unité centrale selon la figure 1 étant donné que, comme il apparaîtra dans ce qui suit, elle n'a pas à gérer le fonctionnement d'une matrice de commutation entre les émetteurs et les antennes ; en effet la matrice Mr selon la figure 1 a complétement disparu dans le centre d'émission selon la figure 2.
  • La console Cs est identique à la console Cs de la figure 1, c'est une console audio destinée à définir vers quels émetteurs doivent être aiguillés, par la matrice Ma les différents signaux audiofréquence à émettre.
  • Les consoles C1 et C2 sont relatives respectivement aux unités d'émission Ue1 et Ue2 ; elles regroupent les éléments des consoles Ce1, Ce2 de la figure 1 et les moyens d'élaboration de signaux de commande de la signalisation lumineuse de l'antenne et de signaux de commande de la position angulaire de l'antenne ; ces moyens sont réalisés de la même façon, mais en plus simple (envoi d'un nombre de bits correspondant à l'angle de rotation à obtenir), que la partie de la console antenne Ca de la figure 1 relative à l'élaboration de signaux pour la commande de commutation d'angle de tir.
  • Les antennes rotatives A1 et A2 sont représentées en vue schématique de dessus sur la figure 2. A leur pied sont disposés les locaux b1 et b2 dont il a été question plus avant dans cette description. Ces locaux sont, dans l'exemple décrit, réalisés à partir de panneaux préfabriqués et montés sur une dalle de béton coulée au pied de chaque antenne en même temps que le socle de l'antenne.
  • Les locaux b1, b2 contiennent chacun un émetteur, E1, E2, identique aux émetteurs de la figure 1, avec, en sortie, un symétriseur et un transformateur d'impédance qui sont donc regroupés dans le même local que l'émetteur et non plus dispersés sur le terrain comme dans le cas de la figure 1 ; les émetteurs reçoivent les signaux audiofréquence de la matrice Ma et fournissent d'une part l'énergie radiofréquence à l'antenne et d'autre part reçoivent des consoles C1, C2 les informations de télécommande et fournissent en retour les informations de télésignalisation qui sont envoyées vers les consoles C1, C2. Une armoire de commande de la rotation de l'antenne, située dans le pied de l'antenne, est commandée par les informations de télécommande reçues par l'émetteur. Dans l'exemple décrit les antennes A1 et A2 sont des antennes à deux rideaux verticaux de doublets permettant, à eux deux, un fonctionnement de 6 à 26 MHz. Il est à noter qu'il est prévu de réaliser un centre d'émission selon la figure 2 mais dans lequel les antennes comporteront des moyens pour n'alimenter qu'une partie des doublets afin de modifier le diagramme de rayonnement de l'antenne ; dans cet autre centre d'émission il est également prévu de placer la sous-station d'énergie dans le bâtiment central.

Claims (2)

  1. Centre d'émission, en particulier en ondes décamétriques, comportant un bâtiment central (B) avec son unité centrale (U) conçue pour gérer le fonctionnement de l'ensemble du centre et n (n entier/supérieur à 1) antennes (A1, A2) réparties sur un terrain pour former un champ d'antennes, caractérisé en ce que les antennes (A1, A2) sont des antennes rotatives et en ce que le centre comporte n émetteurs (E1, E2) associés respectivement aux n antennes selon une relation biunivoque invariable, et n locaux (b1, b2) disposés respectivement au pied des n antennes, pour servir d'abri à l'émetteur (E1, E2) associé à l'antenne au pied de laquelle ils sont disposés.
  2. Centre d'émission selon la revendication 1, caractérisé en ce que les locaux (b1, b2) et leur contenu sont tous identiques.
EP19870400328 1986-02-18 1987-02-13 Centre d'émission, en particulier en ondes décamétriques Expired - Lifetime EP0237392B1 (fr)

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