EP1192684B1 - 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 Download PDF

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EP1192684B1
EP1192684B1 EP00909446A EP00909446A EP1192684B1 EP 1192684 B1 EP1192684 B1 EP 1192684B1 EP 00909446 A EP00909446 A EP 00909446A EP 00909446 A EP00909446 A EP 00909446A EP 1192684 B1 EP1192684 B1 EP 1192684B1
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EP
European Patent Office
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capacitive load
antenna
load
enclosure
mandrel
Prior art date
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EP00909446A
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German (de)
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EP1192684A1 (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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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/08—Means for collapsing antennas or parts thereof
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    • H01Q1/08—Means for collapsing antennas or parts thereof
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    • 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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    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole

Definitions

  • the invention relates to a demountable antenna for charging capacitive, whip type, whip antenna in English language; such a antenna, whether removable or not, presents a broad band of operating frequencies. It is known to expand this band further by associating with the antenna a box of agreement, Antenna Tuning Unit in language Anglo-Saxon; this chord box has the role of perfecting the adaptation impedance throughout the useful band.
  • US Pat. No. 4,958,164 describes a demountable antenna which works in the broadband domain. It consists of several linear radiators arranged in series, one of which has a capacity.
  • the object of the present invention is to avoid or, at the very least, to reduce these disadvantages.
  • a demountable antenna is thus proposed.
  • capacitive load, whip type with several radiating segments distinct from each other and arranged one after the other, each segment with a conductive strand extending over the entire length of the segment, characterized in that at least one of the segments has a capacitive charge, all inserted into its conducting strand, and a tube hollow insulation forming a plastic protectice envelope reinforced with fiberglass which serves as a support for the conductor wire and inside which is accommodated the capacitive load, in that the capacitive load has a first frame constituted by a metal enclosure, a second reinforcement consisting of a section of a conductive wire covered with a sheath insulation, this section of wire being located in the enclosure and at least one of its ends is at the edge of the enclosure and extends out of the enclosure to constitute an access to the second frame.
  • broadband antenna it will be necessary to understand, in the following, 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 radiating structure a filiform monopole comprising at least one capacitive load, and to associate this monopole with a box of agreement designed to perfect impedance matching throughout the band useful ; the chord box is comparable to a bandpass filter.
  • FIG. 1 is a diagram of a broadband whip antenna, 1.
  • This antenna has a vertical monopole consisting of the series of a first conductive strand 2a, a capacitive load 3 and a second conductor strand 2b.
  • the antenna 1 also includes a box 5, arranged between the antenna port and the lower end of the conductor wire, 2a, from the bottom of the monopole.
  • the antenna 1 is mounted on a plane of mass 4, also called counterweight, which is constituted for example by the metal roof of a vehicle.
  • Figure 1b is another diagram of a broadband whip antenna band, 1.
  • This antenna with its vertical monopole and box agree, 5, is mounted on a ground plane, 4; it is different from the antenna according to Figure 1b by the constitution of its monopole which includes, in series from the box of agreement 5: a first strand conductor 2a, a first capacitive load 3a, a second strand conductor 2b, a second capacitive load 3b, a third strand conductor 2c, a third capacitive load 3c and a fourth strand driver 2d.
  • the capacitive load requires a dielectric 30 and a metal sleeve 3d: the dielectric insulates the conductive strands 2a, 2b which it covers the ends facing each other while that the sleeve 3d surrounds the dielectric. Capacitive coupling between the strands 2a, 2b is partly carried out directly through the dielectric and in part via successively the dielectric, the metal sleeve and again the dielectric.
  • the conducting strand 2a is hollow and a dielectric hollow cylinder 30 is inserted into the strand 2a at the upper end of it.
  • the conductive strand 2b has its section at level of its lower end which corresponds to the inner section hollow cylinder; so it can be threaded into this cylinder so that is realized a capacitive load between the ends of the two strands 2a, 2b separated by the dielectric of the cylinder 30.
  • the strand 2b is shown before depression in the hollow cylinder 30.
  • the capacitive load is obtained by coupling between two conductive wires 3e, 3f wound on a cylinder insulation 30; the cylinder 30 has its two ends which are solidary respectively strands 2a and 2b; the wires 3e, 3f are welded respectively, at one of their ends, on the strands 2a, 2b and have their other free end, moreover the wires 3e, 3f are isolated one of the other.
  • the insulating element 30 must ensure, in these two roles: radio role by directly contributing, as a dielectric, to the value of capacitive charge and role mechanical by contributing to the mechanical strength of the whip. But for whips with a height of 2.5 to 3 meters the mechanical stresses can be very severe which requires reinforcements the capacitive loads and increases the price of returns from the antenna.
  • FIG. 3 An overview of a detachable whip antenna is represented in FIG. 3 with a whip and a chord box 5 schematically installed on a ground plane 4 which may be the metallic body of a vehicle.
  • the whip can be dismantled into two distinct radiating segments from each other Sa, Sb; the disassembly is done thanks to a ferrule with 2n male thread, located at the upper end of the lower segment Sa and a ferrule to corresponding female thread 2g, located at the lower end of the segment Sb.
  • the Sa segment has a female ferrule at its end lower.
  • the electrical connection between the whip and the chord box is made through a connecting piece with 2m male thread and a spring damping 2r; in FIG. 3 the part 2m and the spring 2r are represented before the piece 2m was made integral with the spring 2r by interlocking in force; the piece 2m and the damping spring are usually an integral part of the chord box.
  • the antenna that has served as an example for Figure 3 is a Antenna according to the invention with an entire capacitive load arranged in the Sa segment and not, as in the examples according to FIGS. 2a, 2b, 2c, with a capacitive load arranged at where the strands 2a and 2b can be detached from each other.
  • Figures 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 to the interior of the radiating segment Sa.
  • conductive strands according to FIGS. 4 are 1.30 meters long, of which 1 meter long for their conical part, and are only 15 mm in their greatest width and that the ferrules 2n have a total length of 9 cm with a threaded portion on only 2 cm of this length.
  • the segments according to FIGS. 4a, 4b, 4c comprise a support consisting of a long hollow tube, insulating 20, terminated by two metallic ferrules 2f, 2n and the conducting strand is constituted by the two ferrules and an electrical connection with capacitive load, 3, between the two ferrules.
  • insulator 20 which ensures the mechanical strength of the segment; it is made up of plastic reinforced with fiberglass and the load 3 is housed at inside this hollow tube.
  • FIGS. 5a, 5b show how the load is carried out capacitive 3 in the examples shown in FIGS.
  • This load comprises a metal block 33 represented alone and as if it were transparent, in Figure 5a; this block is constituted by 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 in the other of the bases of the right cylinder; the three holes are parallel to the major axis, not shown, of the right cylinder and the small holes open into the big hole, roughly equal distance from the two bases of the right cylinder.
  • an electric cable 31 consisting of a conductive wire 32 and an insulating sheath 30, enters the hole 3g, makes a fold, C, inside the hole 3k and leaves the block in crossing the hole 3h.
  • a block 33 was drawn as if it were transparent; more a snatch in the wall block allows better to see the cable 31 at its fold.
  • Thread 32 of the cable 31 is covered with its insulating sheath only in its part located in and adjacent to Block 33, beyond both bare wires are twisted with each other and the end of this twist is welded in the shell 2n as it appears in FIGS.
  • the block 33 is in brass, it has a length of 1 cm and a diameter of 5 mm; both 3g, 3h holes have a diameter of 1.5 mm and a length of 6 mm.
  • capacitive load block 33 constitutes one of the reinforcement while the wire 32, in its part located inside the block, is the other frame.
  • the 3k hole has a dual role: - it stabilizes the value of the capacity of the load by canceling the edge effect generated by the loop of fold - it facilitates the positioning of the block 33 in the radiating segment, as will be apparent from the description of FIGS. 6b, 6c, 6d. But, alternatively, the block 33 may not have a hole 3k, the holes 3g, 3h extending over the entire length of the block 33 and the fold outside the block.
  • the large hole 3k, according to FIGS. can be closed with a metal cap or lid; it results a small gain on the stabilization of the value of the capacity of the load and a slight increase in the cost of the charge.
  • the metal block 33 can take forms other than that of a straight cylinder, it being understood that it must constitute a metal enclosure in which penetrates the isolated part an electric cable; it is even possible that the cable has one of its ends in the metal enclosure and / or the cable is sheathed over almost its entire length.
  • the capacitive load 3 housed in the insulating hollow tube 20 is located in the vicinity of the ferrule 2n; it is connected to the ferrule 2f by a tubular metal braid 21 which is pressed against the inner wall of the hollow tube.
  • the driver strand goes from ferrule 2f to ferrule 2n, passing successively through the braid metal 21, the capacitive load 3 and the stripped portion and twisted lead wire 3.
  • the capacitive load 3 is substantially lodged midway from the ends of the radiating segment and the electrical connection between the two ferrules comprises the same succession of elements than in the embodiment according to Figure 4a; through against the length of the metal braid 21 is half shorter than in the example according to Figure 4a and the length of the stripped portion and twisted output wire of the load 3 goes from ten to 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 lead of load.
  • Figures 6 are diagrams that illustrate a way of make the conductive strand according to Figure 4a.
  • FIG. 6a shows a mandrel consisting of a length rod 6, symmetrical of revolution about an axis, with on one side a shoulder which forms a stop 61 and on the other side a post 62.
  • This mandrel has a frustoconical portion whose smallest base is contiguous to the post 62 and whose total length is one meter; this length of the frustoconical portion, compared to the total length of the mandrel which is 1.3 m, shows that the proportions were not respected for the purpose, as indicated above, of making the design easier to understand.
  • a ferrule 2f is threaded onto the mandrel 6 and comes into contact with the fog 61.
  • a capacitive load 3 of the kind of the load according to the Figure 5b is fitted on the tenon of the mandrel; block 33 of the load plays, with its big hole, the role of mortise in this nesting.
  • a section of tubular braid made of tinned copper wire, 21, is fitted on the mandrel and welded at both ends, respectively on the ferrule 2f and on the block 33 of the load 3; this is this braid 21 which requires the presence of the mandrel to avoid being deformed during the coating operation which will be discussed more far.
  • the chuck equipped according to FIG. 6b is ready to receive a protective shell made of fiberglass-reinforced plastic, for form the insulating hollow tube 20 which was discussed during the Description of Figure 4a.
  • This is a side coating that goes from the wire of output of the load 3 to the level of the stop 61 of the mandrel.
  • different techniques can be put in for example the techniques that make use of coating, glass fibers or fiberglass fabric, these coating materials being pre-impregnated with a resin thermosetting; among the known techniques it is necessary to note: - the winding of glass fibers, - the operation of rolling with a fabric made of glass fibers, - continuous glass fiber removal technique with a machine commercially available under the registered trademark SPIRGLASS.
  • the assembly thus covered with its tube 20 is shown in Figure 6c.
  • the mandrel After thermosetting the mandrel can be removed; the element thus obtained is machined to be exact length desired and to allow the cap of a shell 2n which is stuck on the insulating tube 20. It then remains to weld the output wire of the load 3 on ferrule 2n to complete the manufacture of the radiating segment.
  • the Figure 6d shows, in longitudinal section, this completed segment.
  • the tube 20 has been drawn slightly detached from the shells, the load capacitive, the output wire of the load and the braid when it exists; this representation was intended to better distinguish the elements constituting the conductor strand but, of course, in reality the tube 20 is perfectly plated on the elements it envelops.
  • Figures 6 deal with the process of manufacturing a segment radiating according to Figure 4a. These figures can be adapted to the making a segment according to FIGS. 4b and 4c respectively in using a shorter mandrel and not using a mandrel; indeed the role of the mandrel is to support the metallic braid when it exists, when depositing fiberglass reinforced plastic.
  • the present invention is not limited to the examples described or mentioned above, it is thus in particular that various means may be used to replace the ferrules to screws for the assembly of the radiating segments at the end of Other: smooth tubes interlocking into each other, bayonet, snap-in assembly ..., or even ferrules can be, for example, replaced by platelets and the link between two successive segments can be carried out by joining the platelets at the junction and attaching them to one another by means of 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 be of the portable type.

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Description

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 boíte d'accord, Antenna Tuning Unit en langage anglo-saxon ; cette boíte 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 brevet US 4,958,164 décrit une antenne démontable qui fonctionne dans le domaine large bande. Elle est constituée de plusieurs radiateurs linéaires disposés en série dont un comporte une capacité.
Dans le brevet US 5,836,072, il est décrit un procédé d'assemblage d'une antenne et plus particulièrement la manière d'enrober les éléments d'une antenne avec un matériau thermoplastique.
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 fragiliser l'antenne.
Selon l'invention il est ainsi proposé une antenne démontable, à charge capacitive, de type fouet, comportant plusieurs 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 formant une enveloppe protectice en plastique renforcé de fibre de verre 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 au moins une de ses extrémités se situe en limite de l'enceinte et se prolonge 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, décrit par la revendication 7.
La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaítront à l'aide de la description ci-après et des figures s'y rapportant qui représentent :
  • les figures 1a, 1b 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 monopôle à une boíte d'accord conçue pour parfaire l'adaptation d'impédance dans toute la bande utile ; la boíte 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 boíte 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 1b est un autre schéma d'une antenne fouet à large bande, 1. Cette antenne avec son monopôle vertical et sa boíte d'accord, 5, est montée sur un plan de masse, 4 ; elle se distingue de l'antenne selon la figure 1b par la constitution de son monopôle qui comporte, en série à partir de la boíte 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 boíte 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 boíte 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 emboítement en force ; la pièce 2m et le ressort d'amortissement font usuellement partie intégrante de la boíte 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 apparaít 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 apparaítra 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 tubulaire 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 emboítée sur le tenon du mandrin ; le bloc 33 de la charge joue, avec son grand trou, le rôle de mortaise dans cet emboítement. Puis un tronçon de tresse tubulaire 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'emboítant 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 (7)

  1. Antenne démontable, à charge capacitive, de type fouet, comportant plusieurs 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) formant une enveloppe protectrice en plastique renforcé de fibre de verre 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 au moins une de ses extrémités se situe en limite de l'enceinte et se prolonge hors de l'enceinte pour constituer un accès à la seconde armature.
  2. Antenne selon la revendication 1 caractérisé 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. Antenne selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisée en ce que le fil conducteur est un fil torsadé dont chacune des extrémités sont situées en limite de l'enceinte et se prolongent hors de l'enceinte pour constituer un accès à la seconde armature.
  4. Antenne selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la charge capacitive (3) est disposée au voisinage de la virole (2n) et reliée à la virole (2f) au moyen d'une tresse métallique tubulaire (21) plaquée sur la paroi du tube creux (20).
  5. Antenne selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que la charge capacitive (3) est logée sensiblement à mi-distance des deux extrémités du segment rayonnant.
  6. Antenne selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la charge capacitive (3) est en contact direct avec la virole (2f).
  7. Procédé de fabrication d'un segment rayonnant (Sa) d'une antenne démontable, à charge capacitive (3), de type fouet, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes :
    disposer autour d'un mandrin comportant une première et une deuxième extrémité, une virole (2f),
    emboíter à une première extrémité dudit mandrin la charge capacitive (3) comportant un bloc métallique (33) et un fil métallique (32) recouvert de sa gaine isolante au voisinage immédiat du bloc (33),
    disposer autour dudit mandrin une tresse métallique tubulaire (21) solidarisée à ses deux extrémités, respectivement sur la virole (2f) et sur le bloc (33),
    entourer l'ensemble ainsi formé d'une enveloppe protectrice en plastique renforcée de fibres de verre, ladite enveloppe protectrice s'étendant entre le fil de sortie de la charge et la deuxième extrémité dudit mandrin,
    soumettre l'ensemble à une étape de durcissement,
    retirer le mandrin.
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