FR2599560A1 - Coaxial cable forming an induction antenna for moving appliance radio communication installation, laid for example along a road or in a tunnel - Google Patents

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    • HELECTRICITY
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Abstract

This cable comprises a core 11, an inner conductor 12 wound helically around the core, an insulator 13 and an outer conductor 14 wound helically around the insulator. The two conductors 12, 14 have similarly directed helices and the winding pitch B of the outer conductor 14 is two to three times greater than the winding pitch A of the inner conductor 12.

Description

La présente invention concerne un câble-antenne à induction pourThe present invention relates to an induction antenna cable for

radiocommunications à appareils mobiles, par exemple sur une route, une ligne de chemin de fer, dans un tunnel ou analogue.  radiocommunications on mobile devices, for example on a road, a railway line, in a tunnel or the like.

La figure 1 montre un câble-antenne à induction connu pour radiocommunications. Ce câble coaxial comporte un noyau 1 en matériau magnétique ou isolant, qui est couvert successivement par un conducteur intérieur 2, un isolant 3, un conducteur extérieur 4 et une gaine 5. Les conducteurs intérieur 2 et extérieur 4 sont formés par enroulement en hélice de conducteurs sur le noyau 1 respectivement 10 sur l'isolant 3, le conducteur intérieur 2 ayant un sens d'hélice  Figure 1 shows a known induction antenna cable for radiocommunications. This coaxial cable comprises a core 1 made of magnetic or insulating material, which is successively covered by an inner conductor 2, an insulator 3, an outer conductor 4 and a sheath 5. The inner 2 and outer 4 conductors are formed by helical winding of conductors on the core 1 respectively 10 on the insulator 3, the inner conductor 2 having a helical direction

contraire à celui du conducteur extérieur 4.  contrary to that of the external conductor 4.

Un courant circulant entre les conducteurs intérieur et extérieur produit ur. rayonnement inductif dans l'espace à l'extérieur  A current flowing between the inner and outer conductors produces ur. inductive radiation in the space outside

du câble-antenne et ce rayonnement peut être capté par une antenne 15 sur un véhicule en mouvement.  of the antenna cable and this radiation can be picked up by an antenna 15 on a moving vehicle.

Cependant, la perte de transmission avec ce câble-antenne à induction connu est très importante, ce qui pose le problème que l'installation de radiocommunication nécessite un grand nombre de  However, the transmission loss with this known induction cable-antenna is very significant, which poses the problem that the radiocommunication installation requires a large number of

répéteurs lorsque le câble-antenne s'étend sur une grande distance, 20 ce qui rend l'installation onéreuse.  repeaters when the antenna cable extends over a large distance, which makes the installation expensive.

L'invention vise par conséquent à procurer un câble-antenne  The invention therefore aims to provide an antenna cable

à induction ayant une faible perte de transmission.  induction with low transmission loss.

Selon l'invention, un câble-antenne à induction pour radiocommunications, comprenant un noyau, un conducteur intérieur enroulé 25 en hélice autour du noyau, un isolant entourant le conducteur intérieur et un conducteur extérieur enroulé en hélice autour de l'isolant, est caractérisé en ce que les deux conducteurs ont le même sens d'hélice et que le pas d'enroulement du conducteur extérieur est 2 à 3 fois plus grand que le pas d'enroulement du conducteur intérieur. 30 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention  According to the invention, an induction antenna cable for radiocommunications, comprising a core, an inner conductor wound in a helix around the core, an insulator surrounding the inner conductor and an outer conductor wound in a helix around the insulator, is characterized in that the two conductors have the same direction of helix and that the winding pitch of the external conductor is 2 to 3 times greater than the winding pitch of the internal conductor. Other features and advantages of the invention

ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que du dessin annexé,  will emerge more clearly from the description which follows of a nonlimiting exemplary embodiment, as well as from the appended drawing,

sur lequel: la figure 1 montre un câble-antenne à induction pour radio35 communications de type connu, déjà décrit; la figure 2 est une vue analogue d'un câble selon un mode de réalisation de l'invention; et les figures 3 et 4 sont des graphiques représentant les valeurs d'inductance en fonction du rapport des spires des conduc5 teurs intérieur et extérieur dans un câble-antenne selon l'invention, la figure 3 indiquant la valeur d'inductance du conducteur extérieur  in which: FIG. 1 shows an induction antenna cable for radio35 communications of known type, already described; Figure 2 is a similar view of a cable according to an embodiment of the invention; and FIGS. 3 and 4 are graphs representing the inductance values as a function of the ratio of the turns of the interior and exterior conductors in an antenna cable according to the invention, FIG. 3 indicating the value of inductance of the exterior conductor

et la figure 4 indiquant la valeur d'inductance totale.  and Figure 4 showing the total inductance value.

Le câble-antenne selon l'invention convient pour des communications à grande distance, sa perte de transmission est réduite et 10 il permet d'obtenir une intensité de champ électrique élevée.  The antenna cable according to the invention is suitable for long distance communications, its transmission loss is reduced and it allows a high electric field intensity to be obtained.

A la différence du câble-antenne connu décrit dans ce qui précède, les deux conducteurs du câble-antenne de l'invention ont le même sens d'enroulement, avec le résultat qu'un signal de source d'énergie à haute fréquence excite un circuit à retour par la terre, 15 de manière à permettre la réception par une antenne de n'importe  Unlike the known antenna cable described in the above, the two conductors of the antenna cable of the invention have the same winding direction, with the result that a high frequency power source signal excites a ground return circuit, 15 so as to allow reception by an antenna of any

quel appareil radioélectrique mobile se trouvant au voisinage.  which mobile radio device is in the vicinity.

A la suite de recherches plus poussées pour augmenter l'intensité du champ électromagnétique produit à l'extérieur du câble-antenne à induction selon l'invention, la Demanderesse a découvert que l'on peut obtenir ce résultat en maintenant le rapport des pas d'enroulement des conducteurs intérieur et extérieur dans  Following further research to increase the intensity of the electromagnetic field produced outside the induction antenna cable according to the invention, the Applicant has discovered that this result can be obtained by maintaining the ratio of the steps d winding of the inner and outer conductors in

une plage définie..a defined range.

La figure 2 représente un mode de réalisation d'un câbleantenne selon l'invention. Le noyau central 11 de ce cable est en 25 matériau magnétique ou isolant, notamment en matériau magnétique ayant une perméabilité magnétique supérieure à l'unité. Le conducteur intérieur 12 est formé par enroulement en hélice d'un fil de cuivre autour du noyau Il, avec un pas d'enroulement A. Le conducteur intérieur est couvert par un isolant 13. Le conducteur extérieur 30 14 est formé par enroulement en hélice d'un fil de cuivre autour de l'isolant 13, avec un pas d'enroulement B. Le conducteur extérieur  FIG. 2 represents an embodiment of a cable antenna according to the invention. The central core 11 of this cable is made of magnetic or insulating material, in particular of magnetic material having a magnetic permeability greater than unity. The inner conductor 12 is formed by helically winding a copper wire around the core II, with a winding pitch A. The inner conductor is covered by an insulator 13. The outer conductor 14 14 is formed by helical winding a copper wire around the insulation 13, with a winding pitch B. The outer conductor

est recouvert par une gaine en plastique 15.  is covered by a plastic sheath 15.

Le sens d'enroulement du fil de cuivre formant le conducteur intérieur 12 est le même que celui du conducteur extérieur 14 35 et le pas B de ce dernier n'est pas moins de deux fois et pas. plus  The direction of winding of the copper wire forming the inner conductor 12 is the same as that of the outer conductor 14 and the pitch B of the latter is not less than twice and not. more

de trois fois le pas d'enroulement A du conducteur intérieur 12.  three times the winding pitch A of the inner conductor 12.

Comme on peut le voir sur la figure 2, il n'est pas nécessaire que les conducteurs intérieur 12 et extérieur 14 soient formés chacun par un seul conducteur, mais peuvent être composés chacun d'un certain nombre de brins ou filaments parallèles. Dans ce cas, les pas A et B sont les pas d'enroulement ou distances entre les spires successives du même brin conducteur et non pas les distances  As can be seen in Figure 2, it is not necessary that the inner 12 and outer 14 conductors are each formed by a single conductor, but can each be composed of a number of parallel strands or filaments. In this case, the steps A and B are the winding steps or distances between the successive turns of the same conductive strand and not the distances

entre les brins parallèles voisins.  between the neighboring parallel strands.

La raison pourquoi le pas B doit être compris entre deux 10 et trois fois le pas A sera expliquée ci-après.  The reason why step B must be between two 10 and three times step A will be explained below.

Avec le câble selon l'invention, un circuit entre la terre et le conducteur extérieur est excité par l'inductance du conducteur extérieur, faisant circuler un courant de terre à travers ce circuit, si bien qu'un champ électromagnétique de forte intensité est induit 15 dans l'espace extérieur. L'intensité de ce champ électromagnétique est proportionnelle à ZT/ o ZT représente l'impédance de couplage du conducteur extérieur et 4 représente la constante de déphasage  With the cable according to the invention, a circuit between the earth and the external conductor is excited by the inductance of the external conductor, causing a current of earth to flow through this circuit, so that a strong electromagnetic field is induced 15 in the outdoor space. The intensity of this electromagnetic field is proportional to ZT / o ZT represents the coupling impedance of the external conductor and 4 represents the phase shift constant

du câble coaxial.coaxial cable.

Autrement dit, pour augmenter l'intensité du champ électro20 magnétique extérieur, l'impédance de couplage ZT du conducteur extérieur doit être accrue; donc, l'inductance L du conducteur extérieur dans le circuit à retour par la terre doit être grande parce que ZT = juL. Il est également nécessaire de faire en sorte que la constante de déphasage 4 du câble coaxial ne soit pas élevée, donc de 25 rendre l'inductance totale L0 du câble coaxial faible. L'inductance L et l'inductance mutuelle M12 des conducteurs intérieur et extérieur peuvent être exprimées comme suit: Conducteur intérieur: L= ira Ji N1 1 1 0lp 1 M12 1 sa P1 l2 Conducteur extérieur: L2 = N22Oo{a2Ji +(b2 - a2)}  In other words, to increase the intensity of the external electro-magnetic field, the coupling impedance ZT of the external conductor must be increased; therefore, the inductance L of the external conductor in the earth return circuit must be large because ZT = juL. It is also necessary to ensure that the phase shift constant 4 of the coaxial cable is not high, therefore to make the total inductance L0 of the coaxial cable low. The inductance L and the mutual inductance M12 of the interior and exterior conductors can be expressed as follows: Interior conductor: L = ira Ji N1 1 1 0lp 1 M12 1 sa P1 l2 Exterior conductor: L2 = N22Oo {a2Ji + (b2 - a2)}

2 2 22 2 2

M12 = a PoN1N2 o A représente le rayon du noyau; m1 le coefficient de perméabilité du noyau 1; p0 la constante de perméabilité de l'espace libre; N1 le nombre de spires de l'hélice intérieure sur une longueur unitaire; N2 le nombre de spires de l'hélice extérieure sur la même longueur unitaire; et b le rayon de l'hélice extérieure. Les pas d'enroulement étant inversement proportionnels aux nombres de spires, A/B = N2/N1. Par conséquent, les conditions dans lesquelles l'inductance du conducteur extérieur dans le circuit à retour par la terre, L = M12 - L2, est rendue maximale et l'inductance totale LO = L1 - 2M12 + L2est rendue minimale, peuvent être calculées comme illustré sur les figures 3 et 4 (calculs pour b = 2a). Ainsi qu'il ressort des graphiques des figures 3 et 4, l'inductance L du conducteur extérieur peut être rendue presque maximale et l'inductance totale LO peut être rendue aussi faible que possible si le  M12 = a PoN1N2 where A represents the radius of the nucleus; m1 the coefficient of permeability of the core 1; p0 the permeability constant of the free space; N1 the number of turns of the inner helix over a unit length; N2 the number of turns of the outer helix over the same unit length; and b the radius of the outer helix. The winding steps being inversely proportional to the number of turns, A / B = N2 / N1. Consequently, the conditions under which the inductance of the external conductor in the earth return circuit, L = M12 - L2, is made maximum and the total inductance LO = L1 - 2M12 + L2 is made minimum, can be calculated as illustrated in figures 3 and 4 (calculations for b = 2a). As shown in the graphs of Figures 3 and 4, the inductance L of the external conductor can be made almost maximum and the total inductance LO can be made as low as possible if the

rapport de spires N2/N1 est limité à la plage allant de 1/3 à 1/2.  N2 / N1 turn ratio is limited to the range from 1/3 to 1/2.

Ainsi qu'il a été décrit dans ce qui précède, dans un câbleantenne à induction pour radiocommunications selon l'invention, les conducteurs intérieur et extérieur sont enroulés dans le même sens et leurs pas d'enroulement sont définis. Il devient ainsi possible d'obtenir un cable avec une faible perte de transmission et capable 20 de créer un champ électromagnétique de forte intensité, ce qui était irréalisable dans l'art antérieur. Donc, le câble selon l'invention est très avantageux lorsqu'il est employé dans une installation de radiocommunication à induction nécessitant des communications à  As has been described in the foregoing, in an induction cable for radiocommunications according to the invention, the interior and exterior conductors are wound in the same direction and their winding pitches are defined. It thus becomes possible to obtain a cable with a low loss of transmission and capable of creating a strong electromagnetic field, which was impracticable in the prior art. Therefore, the cable according to the invention is very advantageous when it is used in an induction radio installation requiring communications to

grande distance.great distance.

R E V E N D I CATIONSR E V E N D I CATIONS

1. Câble-antenne à induction pour radiocommunications, comprenant un noyau (11), un conducteur intérieur (12) enroulé en hélice autour du noyau, un isolant (13) entourant le conducteur intérieur et in conducteur extérieur (14) enroulé en hélice autour de l'isolant, caractérisé en ce que les deux conducteurs (12,14) ont le même sens d'hélice et que le pas d'enroulement (B) du conducteur extérieur (14) est deux à trois fois plus grand que le pas  1. Induction cable antenna for radiocommunications, comprising a core (11), an inner conductor (12) wound helically around the core, an insulator (13) surrounding the inner conductor and an outer conductor (14) wound helically around of the insulator, characterized in that the two conductors (12,14) have the same helical direction and that the winding pitch (B) of the external conductor (14) is two to three times greater than the pitch

d'enroulement (A) du conducteur intérieur (12).  winding (A) of the inner conductor (12).

2. Câble-antenne selon la revendication 1, dont le noyau  2. Antenna cable according to claim 1, the core of which

(11) est fait d'un matériau magnétique dont la perméabilité magnétique est supérieure à l'unité.  (11) is made of a magnetic material whose magnetic permeability is greater than unity.

FR8607747A 1986-05-29 1986-05-29 COAXIAL CABLE FORMING AN INDUCTION ANTENNA FOR A MOBILE DEVICE RADIO COMMUNICATION SYSTEM, LAID FOR EXAMPLE ALONG A ROAD OR IN A TUNNEL Expired FR2599560B1 (en)

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