EP1192684A1 - Antenne demontable, a charge capacitive, de type fouet et procede de fabrication d'un segment rayonnant d'une telle antenne - Google Patents

Antenne demontable, a charge capacitive, de type fouet et procede de fabrication d'un segment rayonnant d'une telle antenne

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EP1192684A1
EP1192684A1 EP00909446A EP00909446A EP1192684A1 EP 1192684 A1 EP1192684 A1 EP 1192684A1 EP 00909446 A EP00909446 A EP 00909446A EP 00909446 A EP00909446 A EP 00909446A EP 1192684 A1 EP1192684 A1 EP 1192684A1
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EP
European Patent Office
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antenna
capacitive load
load
segment
mandrel
Prior art date
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EP00909446A
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German (de)
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EP1192684B1 (fr
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Frédéric Thomson-CSF NGO BUI HUNG
Claire Thomson-CSF DASSONVILLE
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Thales SA
Original Assignee
Thales SA
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    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/32—Vertical arrangement of element
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q1/08—Means for collapsing antennas or parts thereof
    • H01Q1/085—Flexible aerials; Whip aerials with a resilient base
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    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/314—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
    • H01Q5/321—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors within a radiating element or between connected radiating elements
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Definitions

  • the invention relates to a detachable antenna with capacitive load, of the whip type, whip antenna in Anglo-Saxon language; such an antenna, whether it can be dismantled or not, has a wide operating frequency band. It is known to further widen this band by associating with the antenna a tuning box, Antenna Tuning Unit in Anglo-Saxon language; the purpose of this tuning box is to perfect the impedance matching throughout the useful band.
  • the object of the present invention is to avoid or, at the very least, to reduce these drawbacks.
  • a removable antenna with a capacitive load, of the whip type, comprising radiating segments distinct from one another and arranged one after the other, each segment comprising a conductive strand which extends over all the length of the segment, characterized in that at least one of the segments comprises a capacitive load, entirely inserted in its conductive strand, and a hollow insulating tube which serves as a support for the conductive strand and inside which is housed the capacitive load, in that the capacitive load comprises a first reinforcement constituted by a metal enclosure, a second reinforcement constituted by a section of a conductive wire covered with an insulating sheath, this section of wire being located in the enclosure and terminating , at least at one of its ends, at the edge of the enclosure and in that the conductive wire extends the section outside the enclosure to provide access to the second frame.
  • a method of manufacturing a radiating segment of a removable antenna, with capacitive load, of the whip type characterized in that this segment comprising a conductive strand with, in series, a ferrule, a tubular metal braid, a metal block, a conductive wire, it consists in using a mandrel, threading the ferrule and the braid on the mandrel, bringing the block to bear on the mandrel, coating the conductive strand with glass fibers pre-impregnated with a thermosetting resin and then, after hardening, removing the mandrel.
  • FIG. 3 a removable whip antenna
  • FIGS. 4a, 4b, 4c are section views of whip antenna elements according to the invention.
  • FIG. 5a a spare part used in the antennas according to FIGS. 4a, 4b and 4c,
  • FIG. 5b two separate parts, including that according to FIG. 5a, as they are associated in the antennas according to FIGS. 4a, 4b, 4c,
  • broadband antenna should be understood, in what follows, an antenna whose operating band covers more than one octave.
  • a whip-type antenna for example for a vehicle and in the band 30 - 88 MHz, it is usual to adopt as radiating structure a filiform monopole comprising at least one capacitive load, and to associate this monopoly with a tuning box designed to perfect the impedance adaptation throughout the useful band; the tuning box can be compared to a bandpass filter.
  • FIG. 1 is a diagram of a broadband whip antenna, 1.
  • This antenna comprises a vertical monopole constituted by the placing in series of a first conductive strand 2a, of a capacitive load 3 and of a second conductive strand 2b.
  • the antenna 1 also comprises a tuning box, 5, arranged between the antenna access and the lower end of the conductor strand, 2a, from the bottom of the monopole.
  • the antenna 1 is mounted on a ground plane 4, also called a counterweight, which is constituted for example by the metal roof of a vehicle.
  • Figure 1b is another diagram of a broadband whip antenna, 1.
  • This antenna with its vertical monopole and its tuning box, 5, is mounted on a ground plane, 4; it differs from the antenna according to FIG. 1 b by the constitution of its monopole which comprises, in series from the tuning box 5: a first conductive strand 2a, a first capacitive load 3a, a second conductive strand 2b , a second capacitive load 3b, a third conductive strand 2c, a third capacitive load 3c and a fourth conductive strand 2d.
  • FIGS. 2a, 2b, 2c Different ways of carrying out these capacitive loads in whip antennas are known, they are illustrated by FIGS. 2a, 2b, 2c where two conductive strands 2a, 2b arranged in the extension of one another, are coupled by a capacitive load which is arranged at the place where the two strands can be detached from one another and which is only formed when the two strands in question are assembled end to end.
  • the capacitive load requires a dielectric 30 and a metallic sleeve 3d: the dielectric isolates the conductive strands 2a, 2b, the ends of which it covers, while the 3d sleeve surrounds the dielectric.
  • the capacitive coupling between the strands 2a, 2b takes place in part directly through the dielectric and partly successively via the dielectric, the metal sleeve and again the dielectric.
  • the conductive strand 2a is hollow and a hollow dielectric cylinder, 30, is inserted in the strand 2a, at the upper end of the latter.
  • the conductive strand 2b has its section at its lower end which corresponds to the internal section of the hollow cylinder; it can thus be threaded into this cylinder so that a capacitive charge is produced between the ends of the two strands 2a, 2b separated by the dielectric of the cylinder 30.
  • the strand 2b is shown before being inserted into the hollow cylinder 30.
  • the capacitive load is obtained by coupling between two conducting wires 3e, 3f wound on an insulating cylinder 30; the cylinder 30 has its two ends which are secured respectively to the strands 2a and 2b; the wires 3e, 3f are welded respectively, at one of their ends, to the strands 2a, 2b and have their other free end, moreover the wires 3e, 3f are isolated from one another.
  • whips with capacitive loads of the kind of loads according to FIGS. 2a, 2b or 2c have several drawbacks. Indeed, the insulating element 30 must ensure, in these loads, a double role: radioelectric role by contributing directly, as a dielectric, to the value of the capacitive load and mechanical role by contributing to the mechanical strength of the whip. However, for whips 2.5 to 3 meters high, the mechanical stresses can be very severe, which requires mechanical reinforcements in terms of capacitive loads and increases the cost price of the antenna.
  • FIG. 3 An overview of a removable whip antenna is shown in Figure 3 with a whip and a tuning box 5 installed schematically on a ground plane 4 which can be the metal body of a vehicle.
  • the whip is removable in two radiating segments distinct from each other Sa, Sb; disassembly is done by a ferrule with male thread 2n, located at the upper end of the lower segment Sa and by a ferrule with female thread 2g corresponding, located at the lower end of the Sb segment.
  • the Sa segment has a female ferrule at its lower end.
  • the electrical connection between the whip and the tuning box takes place through a connecting piece with a male thread 2m and a damping spring 2r; in Figure 3 the part 2m and the spring 2r are shown before the part 2m has been made integral with the spring 2r by interlocking in force; the 2m part and the damping spring are usually an integral part of the tuning box.
  • the antenna which served as an example for FIG. 3 is an antenna according to the invention with an entire capacitive load disposed in the segment Sa and not, as in the examples according to FIGS. 2a, 2b, 2c, with a capacitive load disposed at the point where the strands 2a and 2b can be detached from each other.
  • FIGS. 4a, 4b, 4c are three views in longitudinal section of the segment Sa of FIG. 3 corresponding respectively to three different positioning heights of the capacitive load inside the radiating segment Sa.
  • the proportions have not been respected for reasons of understanding the drawing; this is for example that the conductive strands according to FIGS. 4 are 1.30 meters long, including 1 meter long for their conical part, and are only 15 mm in their greatest width and that the 2n ferrules have a total length of 9 cm with a threaded part on only 2 cm of this length.
  • the segments according to FIGS. 4a, 4b, 4c comprise a support consisting of a long hollow, insulating tube 20, terminated by two metallic ferrules 2f, 2n and the conductive strand consists of the two ferrules and an electrical connection with capacitive load, 3, between the two ferrules.
  • the hollow, insulating tube 20 which ensures the mechanical strength of the segment; it is made of plastic reinforced with glass fiber and the load 3 is housed inside this hollow tube.
  • FIGS. 5a, 5b show how the capacitive load 3 is produced in the examples which are represented in FIGS. 4.
  • This charge comprises a metal block 33 shown alone and as if it were transparent, in FIG. 5a; this block consists of a straight cylinder, with a large cylindrical hole, 3k, which opens into one of the bases of the right cylinder and two small cylindrical holes, 3g, 3h, which open into the other of the bases of the right cylinder; the three holes are parallel to the long axis, not shown, of the right cylinder and the small holes open into the large hole, substantially equidistant from the two bases of the right cylinder.
  • an electric cable 31 composed of a conductive wire 32 and an insulating sheath 30, enters the hole 3g, folds back, C, inside the hole 3k and comes out of the block while crossing the hole 3h.
  • the block 33 has been drawn as if it were transparent; moreover a tear in the wall of the block allows to better see the cable 31 at its fold. Thread
  • the block 33 is made of brass, it has a length of 1 cm and a diameter of 5 mm; the two holes 3g, 3h have a diameter of 1.5mm and a length of 6mm.
  • the block 33 constitutes one of the reinforcements while the wire 32, in its part located inside the block, constitutes the other reinforcement.
  • the 3k hole has a double role: - it stabilizes the value of the load capacity by canceling the edge effect generated by the fallback loop - it facilitates the positioning of block 33 in the radiating segment, as will appear during the description of Figures 6b, 6c, 6d.
  • the block 33 may not have a hole 3k, the holes 3g, 3h extending over the entire length of the block 33 and the withdrawal taking place outside the block.
  • the large hole 3k can be closed by a plug or a metal cover; this results in a small gain in stabilizing the value of the load capacity and a slight increase in the cost of the load.
  • the metal block 33 can take forms other than that of a straight cylinder, it being understood that it must constitute a metal enclosure into which the insulated part penetrates. an electric cable; it is even possible that the cable has one of its ends located in the metal enclosure and / or that the cable is sheathed over practically its entire length.
  • the capacitive load 3 housed in the hollow insulating tube 20 is located in the vicinity of the ferrule 2n; it is connected to the ferrule 2f by a tubular metallic braid 21 which is pressed against the internal wall of the hollow tube.
  • the conductive strand goes from the ferrule 2f to the ferrule 2n, passing successively through the metallic braid 21, through the capacitive load 3 and through the stripped and twisted part of the output wire of the load 3.
  • the capacitive load 3 is substantially housed midway between the ends of the radiating segment and the electrical connection between the two ferrules comprises the same succession of elements as in the embodiment according to FIG. 4a; on the other hand, the length of the metal braid 21 is half shorter than in the example according to FIG. 4a and the length of the stripped and twisted part of the load 3 output wire goes from about ten centimeters to about fifty centimeters .
  • the capacitive load 3 is in direct contact with the ferrule 2f in which it is embedded.
  • the electrical connection between the two ferrules 2f, 2n is therefore reduced to two elements: the load 3 and the stripped and twisted part of the load output wire.
  • Figures 6 are diagrams which illustrate a way of making the conductive strand according to Figure 4a.
  • FIG. 6a represents a mandrel constituted by a length of rod 6, with symmetry of revolution about an axis, with on one side a shoulder which forms a stop 61 and on the other side a tenon 62.
  • This mandrel has a part frustoconical, the smallest base of which is attached to the tenon 62 and the total length of which is one meter; this length of the frustoconical part, compared with the total length of the mandrel which is 1, 3 m, shows that the proportions have not been respected with the aim, as indicated above, of making the drawing easier to understand.
  • a ferrule 2f is threaded onto the mandrel 6 and comes into contact with the fogging 61.
  • a capacitive load 3 of the kind of the load according to FIG. 5b is fitted onto the tenon of the mandrel; the block 33 of the load plays, with its large hole, the role of mortise in this interlocking. Then a section of tubular braid made of tinned copper wires, 21, is fitted onto the mandrel and welded at its two ends, respectively to the ferrule 2f and to the block 33 of the load 3; it is this braid 21 which requires the presence of the mandrel to avoid being deformed during the coating operation which will be discussed below.
  • the mandrel equipped according to FIG. 6b is ready to receive a protective envelope made of plastic reinforced with glass fibers, to form the insulating hollow tube 20 which was discussed during the description of FIG. 4a. It is a lateral coating which goes from the load outlet wire 3 to the level of the stop 61 of the mandrel.
  • various techniques can be used, for example the techniques which use, as coating material, glass fibers or glass fiber fabric, these coating materials being beforehand impregnated with a thermosetting resin; among the known techniques it should be noted: - winding of glass fibers, - the rolling operation with a glass fiber fabric, - the technique of continuously depositing glass fibers with a machine sold commercially under the trademark SPIRGLASS.
  • the assembly thus covered with its tube 20 is shown in Figure 6c.
  • FIG. 6d represents, seen in longitudinal section, this finished segment.
  • the tube 20 has been drawn slightly detached from the ferrules, the capacitive load, the load output wire and the braid when it exists; this representation was intended to better distinguish the elements constituting the conductive strand but, of course, in reality the tube 20 is perfectly plated on the elements that it envelops.
  • Figures 6 deal with the method of manufacturing a radiating segment according to Figure 4a. These figures can be adapted to the manufacture of a segment according to FIGS. 4b and 4c respectively by using a shorter mandrel and by not using a mandrel; indeed the role of the mandrel is to support the metal braid when it exists, during the deposition of glass fiber reinforced plastic.
  • the present invention is not limited to the examples described or mentioned above, it is thus in particular that various assembly means can be used to replace the screw ferrules for the assembly of the radiating segments to each other. end of the others: smooth tubes fitting into each other, bayonet systems, snap-fitting assembly, etc., or even the ferrules can, for example, be replaced by plates and the connection between two successive segments can be carried out by joining the plates at the junction and fixing them to each other by means of the screw-nut type.
  • the present invention is particularly intended for antennas for mobile stations, whether these stations are mounted on a vehicle or are of the portable type.

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Description

ANTENNE DEMONTABLE, A CHARGE CAPACITIVE, DE TYPE FOUET ET PROCEDE DE FABRICATION D'UN SEGMENT RAYONNANT D'UNE
TELLE ANTENNE
L'invention concerne une antenne démontable à charge capacitive, de type fouet, whip antenna en langage anglo-saxon ; une telle antenne, quelle soit démontable ou non, présente une large bande de fréquences de fonctionnement. Il est connu d'élargir encore cette bande en associant à l'antenne une boîte d'accord, Antenna Tuning Unit en langage anglo-saxon ; cette boîte d'accord a pour rôle de parfaire l'adaptation d'impédance dans toute la bande utile.
Il est connu de réaliser une antenne de type fouet et à charges capacitives de différentes manières qui seront illustrées à l'aide des figures 2a, 2b, 2c ci-jointes et de la description y relative. Mais ces réalisations ne donnent pas entière satisfaction car soit l'antenne est relativement fragile au niveau de la charge capacitive, soit un renforcement mécanique doit être prévu en cet endroit, ce qui rend la fabrication coûteuse.
Le but de la présente invention est d'éviter ou, pour le moins, de réduire ces inconvénients.
Ceci est obtenu grâce principalement à une charge capacitive spécialement conçue, et disposée pour ne pas fagiliser l'antenne.
Selon l'invention il est ainsi proposé une antenne démontable, à charge capacitive, de type fouet, comportant des segments rayonnants distincts les uns des autres et disposés les uns au bout des autres, chaque segment comportant un brin conducteur qui s'étend sur toute la longueur du segment, caractérisée en ce que l'un au moins des segments comporte une charge capacitive, toute entière insérée dans son brin conducteur, et un tube isolant creux qui sert de support au brin conducteur et à l'intérieur duquel est logée la charge capacitive, en ce que la charge capacitive comporte une première armature constituée par une enceinte métallique, une seconde armature constituée par un tronçon d'un fil conducteur recouvert d'une gaine isolante, ce tronçon de fil étant localisé dans l'enceinte et aboutissant, au moins à l'une de ses extrémités, en limite de l'enceinte et en ce que le fil conducteur prolonge le tronçon hors de l'enceinte pour constituer un accès à la seconde armature.
Selon l'invention, il est aussi proposé un procédé de fabrication d'un segment rayonnant d'une antenne démontable, à charge capacitive, de type fouet, caractérisé en ce que ce segment comportant un brin conducteur avec, en série, une virole, une tresse métallique tubulaire, un bloc métallique, un fil conducteur, il consiste à utiliser un mandrin, à enfiler la virole et la tresse sur le mandrin, à amener le bloc en appui sur le mandrin, à enrober le brin conducteur de fibres de verre pré-imprégnées d'une résine thermodurcissable puis, après durcissement, à retirer le mandrin.
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 1a, 1 b des schémas d'antennes fouets,
- les figures 2a, 2b, 2c des parties d'antennes fouets selon l'art antérieur,
- la figure 3, une antenne fouet démontable,
- les figures 4a, 4b, 4c des vues en coupe d'éléments d'antennes fouets selon l'invention,
- la figure 5a, une pièce détachée utilisée dans les antennes selon les figures 4a, 4b et 4c,
- la figure 5b, deux pièces détachées, dont celle selon la figure 5a, telles qu'elles sont associées dans les antennes selon les figures 4a, 4b, 4c,
- les figures 6a à 6d, des schémas qui illustrent différentes étapes du montage de l'élément d'antenne selon la figure 4a.
Sur les différentes figures les éléments correspondants sont désignés par les mêmes repères. Pour des questions de compréhension du dessin les proportions n'ont pas toujours été respectées en particulier sur les figures 4 et 6.
Par antenne large bande il faudra comprendre, dans ce qui suit, une antenne dont la bande de fonctionnement couvre plus d'une octave. Pour concevoir une antenne de type fouet, par exemple pour un véhicule et dans la bande 30 - 88 MHz, il est usuel d'adopter comme structure rayonnante un monopôle filiforme comportant au moins une charge capacitive, et d'associer ce monopole à une boîte d'accord conçue pour parfaire l'adaptation d'impédance dans toute la bande utile ; la boîte d'accord est assimilable à un filtre passe-bande.
La figure 1 est un schéma d'une antenne fouet à large bande, 1. Cette antenne comporte un monopôle vertical constitué par la mise en série d'un premier brin conducteur 2a, d'une charge capacitive 3 et d'un second brin conducteur 2b. L'antenne 1 comporte également une boîte d'accord, 5, disposée entre l'accès d'antenne et l'extrémité inférieure du brin conducteur, 2a, du bas du monopôle.
Pour son utilisation l'antenne 1 est montée sur un plan de masse 4, aussi appelé contrepoids, qui est constitué par exemple par le toit métallique d'un véhicule. La figure 1 b est un autre schéma d'une antenne fouet à large bande, 1. Cette antenne avec son monopôle vertical et sa boîte d'accord, 5, est montée sur un plan de masse, 4 ; elle se distingue de l'antenne selon la figure 1 b par la constitution de son monopôle qui comporte, en série à partir de la boîte d'accord 5 : un premier brin conducteur 2a, une première charge capacitive 3a, un deuxième brin conducteur 2b, une deuxième charge capacitive 3b, un troisième brin conducteur 2c, une troisième charge capacitive 3c et un quatrième brin conducteur 2d.
Différentes façons de réaliser ces charges capacitives dans des antennes fouets sont connues, elles sont illustrées par les figures 2a, 2b, 2c où deux brins conducteurs 2a, 2b disposés dans le prolongement l'un de l'autre, sont couplés par une charge capacitive qui est disposée à l'endroit où les deux brins peuvent être détachés l'un de l'autre et qui n'est constituée que lorsque les deux brins considérés sont assemblés bout à bout.
Dans le cas de la figure 2a la charge capacitive nécessite un diélectrique 30 et un manchon métallique 3d : le diélectrique isole les brins conducteurs 2a, 2b dont il coiffe les extrémités en regard tandis que le manchon 3d entoure le diélectrique. Le couplage capacitif entre les brins 2a, 2b s'effectue en partie directement à travers le diélectrique et en partie via successivement le diélectrique, le manchon métallique et à nouveau le diélectrique.
Dans le cas de la figure 2b le brin conducteur 2a est creux et un cylindre creux en diélectrique, 30, est inséré dans le brin 2a, à l'extrémité supérieure de celui-ci. Le brin conducteur 2b a sa section au niveau de son extrémité inférieure qui correspond à la section intérieure du cylindre creux ; il peut ainsi être enfilé dans ce cylindre pour que soit réalisée une charge capacitive entre les extrémités des deux brins 2a, 2b séparées par le diélectrique du cylindre 30. Sur la figure 2b le brin 2b est représenté avant enfoncement dans le cylindre creux 30.
Dans le cas de la figure 2c la charge capacitive est obtenue par couplage entre deux fils conducteurs 3e, 3f bobinés sur un cylindre isolant 30 ; le cylindre 30 a ses deux extrémités qui sont solidaires respectivement des brins 2a et 2b ; les fils 3e, 3f sont soudés respectivement, à l'une de leurs extrémités, sur les brins 2a, 2b et ont leur autre extrémité libre, de plus les fils 3e, 3f sont isolés l'un de l'autre.
Dans la pratique les fouets à charges capacitives du genre des charges selon les figures 2a, 2b ou 2c, présentent plusieurs inconvénients. En effet l'élément isolant 30 doit assurer, dans ces charges, un double rôle : rôle radioélectrique en contribuant directement, en tant que diélectrique, à la valeur de la charge capacitive et rôle mécanique en contribuant à la tenue mécanique du fouet. Or pour des fouets d'une hauteur de 2,5 à 3 mètres les contraintes mécaniques peuvent être très sévères ce qui nécessite des renforcements mécaniques au niveau des charges capacitives et augmente le prix de revient de l'antenne.
Une vue d'ensemble d'une antenne fouet démontable est représentée sur la figure 3 avec un fouet et une boîte d'accord 5 installée schématiquement sur un plan de masse 4 qui peut être la carrosserie métallique d'un véhicule. Dans l'exemple représenté le fouet est démontable en deux segments rayonnants distincts l'un de l'autre Sa, Sb ; le démontage se fait grâce à une virole à filetage mâle 2n, située à l'extrémité supérieure du segment inférieur Sa et à une virole à filetage femelle 2g correspondante, située à l'extrémité inférieure du segment Sb. Le segment Sa comporte une virole femelle à son extrémité inférieure. La liaison électrique entre le fouet et la boîte d'accord s'effectue à travers une pièce de liaison à filetage mâle 2m et un ressort d'amortissement 2r ; sur la figure 3 la pièce 2m et le ressort 2r sont représentés avant que la pièce 2m ait été rendue solidaire du ressort 2r par emboîtement en force ; la pièce 2m et le ressort d'amortissement font usuellement partie intégrante de la boîte d'accord.
L'antenne qui a servi d'exemple pour la figure 3 est une antenne selon l'invention avec une charge capacitive toute entière disposée dans le segment Sa et non pas, comme dans les exemples selon les figures 2a, 2b, 2c, avec une charge capacitive disposée à l'endroit où les brins 2a et 2b peuvent être détachés l'un de l'autre.
Les figures 4a, 4b, 4c sont trois vues en coupe longitudinale du segment Sa de la figure 3 correspondant respectivement à trois hauteurs de positionnement différentes de la charge capacitive à l'intérieur du segment rayonnant Sa. Sur ces figures, comme d'ailleurs sur les figures 5 et 6, les proportions n'ont pas été respectées pour des raisons de compréhension du dessin ; c'est ainsi par exemple que les brins conducteurs selon les figures 4 mesurent 1 ,30 mètre de long, dont 1 mètre de long pour leur partie conique, et ne font que 15 mm dans leur plus grande largeur et que les viroles 2n ont une longueur totale de 9 cm avec une partie filetée sur seulement 2 cm de cette longueur.
Les segments selon les figures 4a, 4b, 4c comportent un support constitué d'un long tube creux, isolant 20, terminé par deux viroles métalliques 2f, 2n et le brin conducteur est constitué par les deux viroles et une liaison électrique avec charge capacitive, 3, entre les deux viroles. Dans ces réalisations selon les figures 4 c'est le tube creux, isolant 20 qui assure la tenue mécanique du segment ; il est constitué de plastique renforcé par de la fibre de verre et la charge 3 est logée à l'intérieur de ce tube creux.
Les figures 5a, 5b montrent comment est réalisée la charge capacitive 3 dans les exemples qui sont représentés sur les figures 4.
Cette charge comporte un bloc métallique 33 représenté seul et comme s'il était transparent, sur la figure 5a ; ce bloc est constitué par un cylindre droit, avec un grand trou cylindrique, 3k, qui débouche dans l'une des bases du cylindre droit et deux petits trous cylindriques, 3g, 3h, qui débouchent dans l'autre des bases du cylindre droit ; les trois trous sont parallèles au grand axe, non représenté, du cylindre droit et les petits trous débouchent dans le grand trou, sensiblement à égale distance des deux bases du cylindre droit.
Comme le montre la figure 5b un câble électrique 31 composé d'un fil conducteur 32 et d'une gaine isolante 30, rentre dans le trou 3g, effectue un repli, C, à l'intérieur du trou 3k et ressort du bloc en traversant le trou 3h. De même que sur la figure 5a le bloc 33 a été dessiné comme s'il était transparent ; de plus un arraché dans la paroi du bloc permet de mieux voir le câble 31 au niveau de son repli. Le fil
32 du câble 31 n'est recouvert de sa gaine isolante que dans sa partie située à l'intérieur et au voisinage immédiat du bloc 33, au-delà les deux fils dénudés sont torsadés l'un avec l'autre et l'extrémité de cette torsade est soudée dans la virole 2n comme il apparaît sur les figures 4.
Dans l'exemple de charge capacitive décrit, le bloc 33 est en laiton, il a une longueur de 1 cm et un diamètre de 5 mm ; les deux trous 3g, 3h ont un diamètre de 1 ,5 mm et une longueur de 6 mm.
Dans cette charge capacitive le bloc 33 constitue une des armatures tandis que le fil 32, dans sa partie située à l'intérieur du bloc, constitue l'autre armature.
Le trou 3k a un double rôle : - il stabilise la valeur de la capacité de la charge en annulant l'effet de bord généré par la boucle de repli - il facilite le positionnement du bloc 33 dans le segment rayonnant, comme cela apparaîtra lors de la description des figures 6b, 6c, 6d. Mais, en variante, le bloc 33 peut ne pas comporter de trou 3k, les trous 3g, 3h s'étendant sur toute la longueur du bloc 33 et le repli s'effectuant hors du bloc.
Dans une autre variante le grand trou 3k, selon les figures 5, peut être fermé par un bouchon ou un couvercle métallique ; il en résulte un faible gain sur la stabilisation de la valeur de la capacité de la charge et une légère augmentation du coût de la charge.
En variante, également, le bloc métallique 33 peut prendre des formes autre que celle d'un cylindre droit, étant entendu qu'il lui faut constituer une enceinte métallique dans laquelle pénètre la partie isolée d'un câble électrique ; il est même possible que le câble ait l'une de ses extrémités située dans l'enceinte métallique et/ou que le câble soit gainé sur pratiquement toute sa longueur.
Dans la réalisation selon la figure 4a la charge capacitive 3, logée dans le tube creux isolant 20, est située au voisinage de la virole 2n ; elle est reliée à la virole 2f par une tresse métallique tubuiaire 21 qui est plaquée sur la paroi interne du tube creux. Ici le brin conducteur va de la virole 2f à la virole 2n en passant successivement par la tresse métallique 21 , par la charge capacitive 3 et par la partie dénudée et torsadée du fil de sortie de la charge 3.
Dans la réalisation selon la figure 4b la charge capacitive 3 est sensiblement logée à mi-distance des extrémités du segment rayonnant et la liaison électrique entre les deux viroles comporte la même succession d'éléments que dans la réalisation selon la figure 4a ; par contre la longueur de la tresse métallique 21 est moitié plus courte que dans l'exemple selon la figure 4a et la longueur de la partie dénudée et torsadée du fil de sortie de la charge 3 passe d'une dizaine de centimètres à environ cinquante centimètres.
Dans la réalisation selon la figure 4c la charge capacitive 3 est en contact- direct avec la virole 2f dans laquelle elle est enchâssée. Ici la liaison électrique entre les deux viroles 2f, 2n se réduit donc à deux éléments : la charge 3 et la partie dénudée et torsadée du fil de sortie de la charge.
Les figures 6 sont des schémas qui illustrent une manière de réaliser le brin conducteur selon la figure 4a.
La figure 6a représente un mandrin constitué par une longueur tige 6, à symétrie de révolution autour d'un axe, avec d'un côté un épaulement qui forme une butée 61 et de l'autre côté un tenon 62. Ce mandrin présente une partie tronconique dont la plus petite base est accolée au tenon 62 et dont la longueur totale est de un mètre ; cette longueur de la partie tronconique, comparée à la longueur totale du mandrin qui est de 1 ,3 m, montre que les proportions n'ont pas été respectées dans le but, comme indiqué plus avant, de rendre le dessin plus facile à comprendre. Une virole 2f est enfilée sur le mandrin 6 et vient en contact avec la buée 61. Une charge capacitive 3 du genre de la charge selon la figure 5b est emboîtée sur le tenon du mandrin ; le bloc 33 de la charge joue, avec son grand trou, le rôle de mortaise dans cet emboîtement. Puis un tronçon de tresse tubuiaire en fils de cuivre étamé, 21 , est emmanché sur le mandrin et soudé à ses deux extrémités, respectivement sur la virole 2f et sur le bloc 33 de la charge 3 ; c'est cette tresse 21 qui nécessite la présence du mandrin pour éviter d'être déformée lors de l'opération d'enrobage dont il va être question plus loin.
Le mandrin équipé selon la figure 6b est prêt à recevoir une enveloppe protectrice en plastique renforcé de fibres de verre, pour former le tube creux isolant 20 dont il a été question lors de la description de la figure 4a. Il s'agit d'un enrobage latéral qui va du fil de sortie de la charge 3 jusqu'au niveau de la butée 61 du mandrin. Pour effectuer cet enrobage différentes techniques peuvent être mises en oeuvre, par exemple les techniques qui font appel, comme matériau d'enrobage, à des fibres de verre ou à du tissu en fibres de verre, ces matériaux d'enrobage étant au préalable pré-imprégnés d'une résine thermodurcissable ; parmi les techniques connues il faut noter : - l'enroulement de fibres de verre, - l'opération de roulage avec un tissu en fibres de verre, - la technique de dépose en continu de fibres de verre avec une machine en vente dans le commerce sous la marque déposée SPIRGLASS. L'ensemble ainsi recouvert de son tube 20 est représenté sur la figure 6c.
Après thermodurcissage le mandrin peut être enlevé ; l'élément ainsi obtenu est usiné pour être mis à la longueur exacte désirée et pour permettre de le coiffer d'une virole 2n qui est collée sur le tube isolant 20. Il reste alors à souder le fil de sortie de la charge 3 sur la virole 2n pour achever la fabrication du segment rayonnant. La figure 6d représente, vu en coupe longitudinale, ce segment terminé. Sur cette figure comme d'ailleurs sur les figures 4 et sur les figures 6b et 6c, le tube 20 a été dessiné légèrement détaché des viroles, de la charge capacitive, du fil de sortie de la charge et de la tresse quand elle existe ; cette représentation a été voulue pour mieux distinguer les éléments constitutifs du brin conducteur mais, bien entendu, dans la réalité le tube 20 est parfaitement plaqué sur les éléments qu'il enveloppe.
Les figures 6 traitent du procédé de fabrication d'un segment rayonnant selon la figure 4a. Ces figures peuvent être adaptées à la fabrication d'un segment selon les figures 4b et 4c respectivement en utilisant un mandrin plus court et en n'utilisant pas de mandrin ; en effet le rôle du mandrin est de soutenir la tresse métallique quand elle existe, lors du dépôt de plastique renforcé de fibres de verre.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples décrits ou mentionnés ci-avant, c'est ainsi en particulier que divers moyens d'assemblage peuvent être mis en oeuvre pour remplacer les viroles à vis pour l'assemblage des segments rayonnants les uns au bout des autres : tubes lisses s'emboîtant les uns dans les autres, systèmes à baïonnette, assemblage par encliquetage ..., voire même les viroles peuvent être, par exemple, remplacées par des plaquettes et la liaison entre deux segments successifs peut être effectuée en accolant les plaquettes au niveau de la jonction et en les fixant l'une à l'autre par des moyens du genre vis-écrou.
La présente invention est tout particulièrement destinée à des antennes pour postes mobiles, que ces postes soient montés sur un véhicule ou soient du type portables.

Claims

REVENDICATIONS
1. Antenne démontable, à charge capacitive, de type fouet, comportant des segments rayonnants (Sa, Sb) distincts les uns des autres et disposés les uns au bout des autres, chaque segment comportant un brin conducteur (2f-21-33-32-2n) qui s'étend sur toute la longueur du segment, caractérisée en ce que l'un au moins des segments comporte une charge capacitive (3), toute entière insérée dans son brin conducteur, et un tube isolant creux (20) qui sert de support au brin conducteur et à l'intérieur duquel est logée la charge capacitive, en ce que la charge capacitive (3) comporte une première armature constituée par une enceinte métallique (33), une seconde armature constituée par un tronçon d'un fil conducteur (32) recouvert d'une gaine isolante (30), ce tronçon de fil étant localisé dans l'enceinte et aboutissant, au moins à l'une de ses extrémités, en limite de l'enceinte et en ce que le fil conducteur prolonge le tronçon hors de l'enceinte pour constituer un accès à la seconde armature.
2. Antenne selon la revendication 1 , caractérisée en ce que l'enceinte métallique (33) est constituée par un bloc de métal troué selon un trajet donné (3g, 3k, 3h) et en ce que le tronçon de fil conducteur (32) est disposé selon le trajet donné.
3. Procédé de fabrication d'un segment rayonnant (Sa) d'une antenne démontable, à charge capacitive (3), de type fouet, caractérisé en ce que ce segment comportant un brin conducteur (2f-21 -33-32-2n) avec, en série, une virole (2f), une tresse métallique tubuiaire (21 ), un bloc métallique (33), un fil conducteur (32), il consiste à utiliser un mandrin (6), à enfiler la virole et la tresse sur le mandrin, à amener le bloc en appui sur le mandrin, à enrober le brin conducteur de fibres de verre pré-imprégnées d'une résine thermodurcissable puis, après durcissement, à retirer le mandrin.
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