EP0524045B1

EP0524045B1 - Antenne en ondes décamétriques à prise au vent réduite

Info

Publication number: EP0524045B1
Application number: EP19920401859
Authority: EP
Inventors: François Ursenbach; François Raffin
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1991-07-19
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 1995-11-08
Anticipated expiration: 2012-06-30
Also published as: YU71092A; JPH05226933A; CZ220492A3; DE69205906T2; FR2679383B1; FR2679383A1; DE69205906D1; CN1068912A; EP0524045A1

Description

La présente invention se rapporte aux antennes à réseaux de dipôles en ondes décamétriques et concerne plus particulièrement le problème de leur résistance au vent. Ce problème se pose tout particulièrement mais pas uniquement, avec les antennes rideaux rotatives ; c'est pourquoi la solution à ce problème sera étudiée, dans ce qui suit, avec de telles antennes. L'adaptation de la solution à des antennes fixes, comme les antennes où le où les réseaux de dipôles sont tendus entre des mâts fixes, généralement verticaux, sera également mentionnée. Dans toutes ces antennes les dipôles d'un même réseau sont disposés sensiblement dans un même plan, ce qui permet de parler indifféremment de réseau ou de rideau de dipôles.
Les antennes en ondes décamétriques, à réseaux de dipôles, sont des antennes qui font plusieurs dizaines de mètres de haut et plusieurs dizaines de mètres d'envergure ; certaines atteignent et même dépassent cent mètres de haut et cent mètres d'envergure. Les antennes connues présentent des réseaux verticaux rectangulaires faits de dipôles régulièrement répartis en ligne superposées et en colonnes, et un réseau de dipôles d'antenne se présente sensiblement comme un rectangle ou un carré. A ce réseau est associé un réflecteur généralement constitué de fils parallèles et ce réflecteur qui se présente sensiblement, lui aussi, comme un rectangle ou un carré de dimensions sensiblement supérieures à celles du réseau, est disposé parallèlement au réseau de dipôles. Etant donné les dimensions d'une antenne en ondes décamétriques il est difficile et donc très coûteux d'assurer une bonne rigidité à l'antenne ; quand cette rigidité n'est pas correctement assurée il en résulte, par vents forts, une modification importante, de ses caractéristiques d'adaptation ; cette modification peut faire que l'émission est perturbée voire même qu'elle doit être arrêtée.
La présente invention a pour but d'éviter ou, pour le moins, de réduire ces inconvénients.
Ceci est obtenu en particulier en donnant aux dipôles, dans le rideau, une répartition différente de celle selon l'art connu, c'est-à-dire différente d'un rectangle ou d'un carré.
Selon l'invention il est proposé une antenne en ondes décamétriques comportant un réflecteur vertical et un rideau vertical conçus pour travailler dans une gamme de fréquences donnée, le rideau étant fait de dipôles rayonnants répartis par groupes sur n niveaux différents, avec n entier au moins égal à 2, caractérisée en ce que, pour des raisons de résistance au vent, le nombre de dipôles du groupe situé au niveau le plus élevé est inférieur d'au moins une unité à celui du groupe situé au niveau le plus bas et en ce que, entre deux quelconques des groupes, le groupe supérieur a un nombre de dipôles au plus égal à celui du groupe inférieur.
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 :

les figures 1 et 2, respectivement des vues de face et de côté d'une antenne selon l'art connu,
les figures 3 et 4, deux vues de face relatives respectivement à deux antennes selon l'invention.

Sur les différentes figures les éléments correspondants sont désignés par les mêmes repères.
Les figures 1 et 2 représentent une antenne rotative, double, pour ondes décamétriques, de 82 mètres de haut et 76 mètres d'envergure, qui comporte un support et deux antennes proprement dites : une antenne gamme basse travaillant dans les bandes radio de 6 à 11 MHz et une antenne gamme haute travaillant dans les bandes radio de 11 à 26 MHz.
Le support comporte une base creuse, en maçonnerie, formant un local L à l'intérieur duquel sont placés des émetteurs et un ensemble mécanique avec un arbre moteur qui entraîne en rotation une couronne C disposée sur le toit du local. Cette couronne est solidaire de l'extrémité inférieure d'un mât vertical M sur lequel sont fixés quatre poutres horizontales P1 à P4 disposées dans un même plan vertical ; quarante poutrelles telles que b1 à b4 et B1 à B6 sont solidaires à leur première extrémité d'une des poutres. Des barres rigides constituant des béquilles, telles que T1 et T2, ou des entretoises, telles que T3 sont montées aux extrémités des poutres P1 à P4, et sont disposées sensiblement dans le plan de ces poutres ; les deux entretoises telles que T3, permettent à la poutre P2 de soutenir la poutre P1. Des haubans, tels que H1 et H2, relient, en oblique, les poutres au mât. Le mât comporte trois parties : un fût vertical cylindrique à section transversale circulaire, M1, surmonté d'une poutre verticale en treillis, M2, elle-même surmontée d'un assemblage M3 formé de deux barres soudées à l'rune de leurs extrémités pour former un angle aigu à pointe tournée vers le haut.
L'antenne gamme basse est une antenne du type HR 4/4/0.5, c'est-à-dire qu'elle comporte un rideau de dipôles horizontaux, H, à réflecteur, R, avec 4 dipôles demi-onde repliés par ligne et 4 par colonne dans le rideau et avec une hauteur de la première ligne de dipôles par rapport au sol égale à 0,5 fois la longueur d'onde moyenne de fonctionnement de cette antenne. Le rideau de dipôles de l'antenne gamme basse est ainsi constitué de 16 dipôles d1 à d16 fixés sur les extrémités libres de 16 des 40 poutrelles, comme les poutrelles b1 à b4 ; ces dipôles sont disposés dans un même plan vertical parallèle au plan vertical des poutres P1 à P4. Il est à noter que sur la figure 1 comme d'ailleurs sur les figures 3 et 4 les différents dipôles sont représentés de face par des traits épais dans leur partie rigide et par des traits fins parallèles dans leur partie filaire. C'est entre le plan vertical des dipôles d1 à d16 et le plan vertical des poutres ou, plus exactement, dans le plan des faces avant des poutres P1 à P4 qu'est disposé un troisième plan vertical, parallèle aux deux premiers, fait d'une nappe de fils horizontaux et constituant le réflecteur Rb de l'antenne gamme basse ; les fils horizontaux de ce réflecteur sont maintenus par un câble de bordure C1 qui passe par le sommet du mât M et par les extrémités libres des barres constituant des béquilles telles que T1 et T2 ; l'écartement entre les fils horizontaux du réflecteur Rb est conservé à l'aide de câbles verticaux tels que K1, sur lesquels les fils horizontaux sont fixés à intervalles réguliers, Le réflecteur Rb de l'antenne gamme basse n'a pas été dessiné en entier sur la figure 1, de manière à permettre de voir l'antenne gamme haute qui se trouve placée derrière lui, et, sur la figure 2, il a été représenté schématiquement par une ligne en traits interrompus qui symbolise sa trace dans le plan de la figure.
L'antenne gamme haute est une antenne du type HR 4/6/0.75, c'est-à-dire qu'elle comporte un rideau de dipôles horizontaux, H, à réflecteur, R, avec 4 dipôles demi-onde repliés par ligne et 6 par colonne dans le rideau et avec une hauteur de la première ligne de dipôles par rapport au sol égale à 0,75 fois la longueur d'onde moyenne de fonctionnement de cette antenne. Le rideau de dipôles de l'antenne gamme haute est donc constitué de 24 dipôles, D1 à D24, fixés sur les extrémités libres de 24 des 40 poutrelles, comme les poutrelles B1 à B6 ; ces dipôles sont disposés dans un même plan vertical parallèle au plan vertical des poutres P1 à P4. Quant au réflecteur, Rh, de l'antenne gamme haute il est fait d'une nappe verticale de fils horizontaux disposée dans le plan des faces arrières des poutres P1 à P4, entre le réflecteur Rb et le rideau de dipôles de l'antenne gamme haute ; les fils horizontaux du réflecteur Rh sont maintenus dans un cadre délimité par la poutre supérieure P1, par des câbles de bordure tels que C2, maintenus à leur extrémité inférieure par deux béquilles telles que T4 solidaires à une de leurs extrémités de la poutre inférieure P4 ; l'écartement entre les fils horizontaux du réflecteur Rh est conservé à l'aide de câbles verticaux tels que K2, sur lesquels les fils horizontaux sont fixés à intervalles réguliers. Comme le réflecteur Rb, le réflecteur Rh n'a pas été représenté en entier sur la figure 1 afin de laisser voir le rideau de dipôles de l'antenne gamme haute qui se trouve derrière lui, et, sur la figure 2, il a été représenté schématiquement par une ligne en traits interrompus qui symbolise sa trace dans le plan de la figure.
Du fait des dimensions géométriques de l'antenne selon les figures 1 et 2 et donc des surfaces que constituent les deux rideaux de dipôles et les deux réflecteurs, le vent engendre dans la structure de l'antenne des efforts importants qui doivent être transmis vers le sol. Or la pression dynamique du vent croît avec la hauteur, c'est-à-dire que les efforts prépondérants sont engendrés par le vent dans les parties hautes de la structure d'antenne et l'effet est encore amplifié du fait que le bras de levier par rapport au sol est évidemment le plus long dans les parties hautes. De plus les parties hautes de l'antenne augmentent très fortement les périodes d'oscillation de la structure, or plus la période est grande, plus l'effet dynamique du vent est. amplifié. Ceci a conduit à penser à modifier l'antenne des figures 1 et 2, dans ses parties hautes.
Les figures 3 et 4 sont deux exemples de réalisation d'antennes obtenues par des modifications des parties hautes de l'antenne selon les figures 1 et 2. Ces modifications ont apporté un coût nettement plus faible de l'antenne en particulier du fait que le mât M et la base creuse L n'ayant pas à subir des efforts aussi importants, sont moins coûteux à réaliser.
L'antenne selon la figure 3 correspond a l'antenne selon les figures 1 et 2 dans laquelle ont été supprimés les dipôles d1 et d4 de l'antenne gamme basse et, en conséquence,

la longueur de la poutre supérieure P1 a été réduite de près des deux tiers,
les deux entretoises telles que T3 ont été remplacées par deux poutrelles obliques, telles que J, qui s'appuient sur le mât et soutiennent la poutre P1
la surface du réflecteur gamme basse, Rb, a été fortement réduite par suppression de ses coins supérieurs, la fixation des fils de ce réflecteur restant assurée de la même façon mais avec de nouvelles béquilles, telles que T5 à T6, aux extrémités des poutres P1 et P2
la surface du réflecteur gamme haute, Rh, a été légèrement réduite du fait d'une modification, dans ses deux coins supérieurs, de son système de fixation : prolongation vers le haut des câbles de bordure tels que C2, en raison de la réduction de longueur de la poutre P1.

La comparaison de l'antenne selon la figure 3 à l'antenne selon les figures 1 et 2 donne les résultats suivants :

pas de modification des performances de l'antenne gamme haute
réduction de l'ordre de 0,5 dB du gain de l'antenne gamme basse
pointage en site relevé de 0,8 degré pour l'antenne gamme basse ; ceci peut être réduit en fournissant plus de puissance aux dipôles supérieurs
réduction de poids d'environ 15% sur la partie de l'antenne située au dessus de la base L.

L'antenne selon la figure 4 correspond à l'antenne selon les figures 1 et 2 dans laquelle ont été supprimés les dipôles d1, d4, d5, d8 de l'antenne gamme basse et les dipôles D1, D4, D5, D8 de l'antenne gamme haute. Ces suppressions ont permis une réduction de près des deux tiers de la longueur des poutres P1 et P2 et une réduction des surfaces des réflecteurs Rb et Rh par une suppression de leurs coins supérieurs ; et il est à noter que cette suppression est nettement plus importante que dans le cas de l'antenne selon la figure 3.
La comparaison de l'antenne selon la figure 4 à l'antenne selon les figures 1 et 2 donne les résultats suivants

réduction de l'ordre de 1 à 1,5 dB , selon la fréquence, du gain de l'antenne gamme basse dont l'angle de site est relevé de 1 à 1,5 degrés, selon la fréquence,
réduction de l'ordre de 0,8 à 1 dB, selon la fréquence, du gain de l'antenne gamme haute dont l'angle de site est relevé de 1 degré,

La présente invention n'est pas limitée aux exemples décrits, c'est ainsi qu'elle s'applique d'une façon très générale aux antennes fixes ou rotatives, en ondes décamétriques, comportant au moins un rideau vertical de dipôles répartis par groupes sur différents niveaux avec moins de dipôles au niveau le plus élevé qu'au niveau le plus bas et, entre deux quelconques des niveaux, un nombre de dipôles dans le groupe supérieur au plus égal à celui dans le groupe inférieur. Le nombre de dipôles dans certains des groupes peut d'ailleurs être impair et pair dans les autres, dans quel cas, sans que ce soit une obligation, la symétrie du rideau pourra être conservée en décalant les dipôles des groupes pairs par rapport aux dipôles des groupes impairs, c'est-à-dire en ne conservant pas l'arrangement en colonne entre les dipôles des différents niveaux.
L'invention a été décrite avec des dipoles demi-onde repliés, elle s'applique également aux cas où les dipôles sont de types différents et en particulier aux cas où les dipôles sont, par exemple, des dipôles onde entière.

Claims

Antenne en ondes décamétriques comportant un réflecteur vertical (Rb) et un rideau vertical conçus pour travailler dans une gamme de fréquences donnée, le rideau étant fait de dipôles rayonnants (d2, d3, d5-d16 ; d2, d3, d6, d7, d9-d16) répartis par groupes sur n niveaux différents, avec n entier au moins égal à 2, caractérisée en ce que, pour des raisons de résistance au vent, le nombre de dipôles du groupe (d2, d3) situé au niveau le plus élevé est inférieur d'au moins une unité à celui du groupe (d13-d16) situé au niveau le plus bas et en ce que, entre deux quelconques des groupes, le groupe supérieur a un nombre de dipôles au plus égal à celui du groupe inférieur.
Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un mât (M) vertical tournant et en ce que le réflecteur (Rb) et le rideau (d2, d3, d15-d16 ; d2, d3, d6, d7, d9-d16) sont solidaires du mât.
Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un autre rideau vertical de dipôles (D1-D24 ; D2, D3, D6, D7, D9-D24), disposé parallèlement au réflecteur (Rb), de l'autre côté du réflecteur par rapport au rideau conçu pour travailler dans la gamme de fréquences donnée, solidaire du mât et conçu pour travailler dans une gamme de fréquences supérieure à la gamme donnée.
Antenne selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'autre rideau est un rideau rectangulaire (D1-D24) de dimensions hors-tout inférieures aux dimensions du rideau conçu pour travailler dans la gamme de fréquences donnée.
Antenne selon la revendication 3, caractérisée en ce que les dipôles de l'autre rideau (D2, D3, D6, D7, D9-D24) sont répartis par groupes sur m niveaux différents, avec m entier au moins égal à 2, en ce que le nombre de dipôles du groupe (D2, D3) situé au niveau le plus élevé est inférieur d'au moins une unité à celui du groupe (D21-D24) situé au niveau le plus bas et en ce que, entre deux quelconques des groupes, le groupe supérieur a un nombre de dipôles au plus égal à celui du groupe inférieur.
Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que de la puissance est distribuée sur les dipôles de façon que, entre deux groupes à nombre de dipôles différent, ce soient les dipôles du groupe à plus petit nombre de dipôles qui reçoivent le plus de puissance.