FR2667988A1 - Combined aerial with very much reduced bulk - Google Patents
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Abstract
Description
AERIEN COMBINE A ENCOMBREMENT TRES REDUIT
La présente invention se rapporte à un aérien combiné à encombrement très réduit à trois antennes imbriquées.VERY REDUCED OVERALL AIR COMBINATION
The present invention relates to an aerial combined with very reduced overall dimensions with three nested antennas.
De nombreux véhicules, terrestres ou maritimes, ont besoin de déterminer avec précision leur position et d'échanger des communications à grande et à courte distance. Un système de radionavigation par satellite très précis est le système
NAVSTAR. Par ailleurs pour les télécommunications à grande distance, on utilise de plus en plus les satellites de télécommunications civils ou militaires.Many vehicles, land or sea, need to accurately determine their position and exchange long and short distance communications. A very precise satellite radionavigation system is the system
NAVSTAR. In addition, for long-distance telecommunications, more and more use is made of civil or military telecommunications satellites.
En ce qui concerne les systèmes à satellites (navigation ou télécommunications), il faut disposer d'antennes présentant essentiellement un lobe de rayonnement vers le zénith. Par contre pour les communications à courte distance avec d'autres véhicules ou avions, il faut disposer d'un diagramme de rayonnement de révolution qui peut présenter un minimum vers le zénith. With regard to satellite systems (navigation or telecommunications), it is necessary to have antennas essentially presenting a lobe of radiation towards the zenith. On the other hand, for short distance communications with other vehicles or planes, it is necessary to have a diagram of radiation of revolution which can present a minimum towards the zenith.
Dans de nombreux cas, notamment pour les mobiles maritimes (bâtiments de surface, sous-marins), la place disponible pour installer de telles antennes est très limitée. In many cases, especially for maritime mobiles (surface vessels, submarines), the space available to install such antennas is very limited.
On peut donc penser à rassembler les diverses antennes en un ensemble le plus compact possible et à réduire le plus possible leurs dimensions, ce qui a pour avantage supplémentaire une merneure résistance aux chocs et vibrations.. We can therefore think of bringing the various antennas together in the most compact possible way and reducing their dimensions as much as possible, which has the additional advantage of better resistance to shocks and vibrations.
Cependant ceci pose des problèmes de deux ordres. However, this poses problems of two kinds.
Tout d'abord le voisinage immédiat de plusieurs antennes entraîne généralement des perturbations notables de leur fonctionnement. D'autre part si on veut réduire les dimensions d'une antenne au-delà des limites habituelles, on risque une réduction des performances ou même une dégradation notable du fonctionnement.First of all, the immediate vicinity of several antennas generally causes significant disturbances in their operation. On the other hand, if one wishes to reduce the dimensions of an antenna beyond the usual limits, there is a risk of a reduction in performance or even a significant deterioration in operation.
La présente invention a pour objet un aérien combiné d'encombrement très réduit évitant ces inconvénients. The present invention relates to a combined air of very small overall dimensions avoiding these drawbacks.
Un autre objet de l'invention est un aérien combiné
NAVSTAR-UHF regroupant les fonctions suivantes
- NAVSTAR à polarisation circulaire droite
- UHF Radio à polarisation linéaire verticale
- UHP Satellite à polarisation circulaire droite.Another object of the invention is a combined air
NAVSTAR-UHF grouping the following functions
- NAVSTAR with right circular polarization
- UHF Radio with vertical linear polarization
- UHP Satellite with right circular polarization.
Selon l'invention, il est donc prévu un aérien combiné à encombrement très réduit comprenant une première antenne spirale conique réalisée sur un support conique isolant creux une deuxième antenne et une troisième antenne supportée sur le sommet de ladite première antenne, caractérisé en ce que la deuxième antenne du type unipôle est disposée à l'intérieur de la première antenne et en ce que l'alimentation de ladite troisième antenne à partir de la base de la première antenne est assurée à l'aide d'un câble coaxial disposé à l'intérieur dudit support isolant et courant le long d'un brin de ladite première antenne contre la paroi dudit support. According to the invention, a very compact space aerial is therefore provided, comprising a first conical spiral antenna produced on a hollow insulating conical support, a second antenna and a third antenna supported on the top of said first antenna, characterized in that the second antenna of the unipole type is disposed inside the first antenna and in that the supply of said third antenna from the base of the first antenna is ensured using a coaxial cable disposed at the inside said insulating support and running along a strand of said first antenna against the wall of said support.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints où - la figure 1 est une représentation schématique d'un aérien selon l'invention; - les figures 2 et 3 représentent schématiquement les moyens d'alimentation d'une antenne spirale conique de l'aérien selon l'invention; - la figure 4 illustre une caractéristique de l'invention relative à l'alimentation de l'antenne supérieure à travers l'antenne inférieure - les figures 5 et 6 montrent l'antenne UHF radio avant et après adaptation à son environnement dans l'aérien ; et - la figure 7 illustre les performances obtenues en matière de taux d'ondes stationnaires pour l'antenne UHF radio. The invention will be better understood and other characteristics and advantages will appear with the aid of the description below and of the accompanying drawings in which - Figure 1 is a schematic representation of an aerial according to the invention; - Figures 2 and 3 schematically represent the supply means of a conical aerial antenna of the aerial according to the invention; - Figure 4 illustrates a characteristic of the invention relating to the supply of the upper antenna through the lower antenna - Figures 5 and 6 show the UHF radio antenna before and after adaptation to its environment in the air ; and - Figure 7 illustrates the performance obtained in terms of standing wave rate for the UHF radio antenna.
Pour une meilleure compréhension, l'invention sera décrite dans le cas particulier d'un aérien NAVSTAR-UHF, sans que cela soit en rien limitatif de l'invention. For a better understanding, the invention will be described in the particular case of a NAVSTAR-UHF aerial, without this being in any way limiting of the invention.
Un tel aérien, destiné à être installé dans un espace très réduit, comme par exemple à bord d'un sous-marin, présente trois fonctions distinctes - NAVSTAR à polarisation circulaire droite - UllF Radio à polarisation linéaire verticale - UHF Satellite à polarisation circulaire droite. Such an aerial, intended to be installed in a very small space, such as on board a submarine, has three distinct functions - NAVSTAR with right circular polarization - UllF Radio with vertical linear polarization - UHF Satellite with right circular polarization .
L'antenne NAVSTAR doit fonctionner en hyperfréquence dans la gamme 1,2 à 1,6 GHz. L'antenne UHP radio et l'antenne UHF satellite doivent opérer dans une bande s'étendant environ de 200 à 400 MHz. The NAVSTAR antenna must operate at microwave frequencies in the 1.2 to 1.6 GHz range. The UHP radio antenna and the UHF satellite antenna must operate in a band extending from approximately 200 to 400 MHz.
La figure 1 représente, partiellement en coupe, l'aérien NAVSTAR-UHF selon l'invention. L'antenne NAVSTAR 1 est une antenne spirale conique équiangulaire. Cette antenne 1 comprend donc sur un cône isolant 10 quatre brins il à 14 enroulés en spirale et constitués de câble coaxial semi-rigide. Figure 1 shows, partially in section, the aerial NAVSTAR-UHF according to the invention. The NAVSTAR 1 antenna is an equiangular conical spiral antenna. This antenna 1 therefore comprises on an insulating cone 10 four strands 11 to 14 wound in a spiral and made up of semi-rigid coaxial cable.
Le cône 10 repose sur une embase 16. Une bande d'absorbant hyperfréquence 15 est disposée sur le pourtour de la partie inférieure de l'antenne 1 comme on le verra ultérieurement.The cone 10 rests on a base 16. A band of microwave absorbent 15 is disposed around the periphery of the lower part of the antenna 1 as will be seen later.
L'antenne 1 est superposée à un groupe de deux antennes UHF 2 et 3. The antenna 1 is superimposed on a group of two UHF antennas 2 and 3.
L'antenne 2 est une antenne spirale conique équiangulaire comprenant sur la paroi d'un cône creux isolant 20 quatre brins 21 à 24 enroulés en spirale et constitués de câble coaxial semi-rigide. Le cône 20 repose sur une embase 26. The antenna 2 is an equiangular conical spiral antenna comprising on the wall of a hollow insulating cone 20 four strands 21 to 24 wound in a spiral and made of semi-rigid coaxial cable. The cone 20 rests on a base 26.
L'extrémité des conducteurs extérieurs des brins du côté de l'embase 26 est reliée à la masse par une résistance 21', 23', comme on le verra ci-dessous.The end of the outer conductors of the strands on the side of the base 26 is connected to ground by a resistor 21 ′, 23 ′, as will be seen below.
L'antenne 3 est une antenne quart d'onde à manchette 31 dont l'élément unipôle 30 est centré sur l'axe vertical de l'aérien, repose par une extrémité d'alimentation 33 sur l'embase 26 et comporte plusieurs sections de diamètres croissants. The antenna 3 is a quarter-wave antenna with cuff 31 whose single-pole element 30 is centered on the vertical axis of the aerial, rests by a feed end 33 on the base 26 and comprises several sections of increasing diameters.
L'antenne 3 a été imbriquée dans l'antenne 2 pour réduire l'encombrement vertical de l'aérien, encombrement encore réduit par l'utilisation d'antennes spirales courtes. Ces choix impliquent un certain nombre de problèmes spécifiques liés à l'adaptation de l'antenne UHF radio à l'intérieur des spirales UHI?, au niveau de puissance élevé en UHF, à l'utilisation de spirales courtes et au passage de l'alimentation de l'antenne
NAVSTAR 1 à travers les antennes UHF situées en dessous.The antenna 3 has been nested in the antenna 2 in order to reduce the vertical size of the aerial, space requirement further reduced by the use of short spiral antennas. These choices involve a certain number of specific problems linked to the adaptation of the UHF radio antenna inside the UHI? Spirals, to the high power level in UHF, to the use of short spirals and to the passage of the antenna power
NAVSTAR 1 through the UHF antennas located below.
L'alimentation des brins de chaque antenne spirale s'effectue de la même façon. The strands of each spiral antenna are supplied in the same way.
Les quatre brins sont reliés entre eux au sommet de l'antenne comme représenté sur la figure 2 pour l'antenne 2. The four strands are connected to each other at the top of the antenna as shown in FIG. 2 for the antenna 2.
Chacun des brins 21 et 22 est relié au conducteur extérieur du brin opposé 23, 24 par l'intermédiaire d'un transformateur quart d'onde 210, 220 et d'un symétriseur 211, 221 de manière connue.Each of the strands 21 and 22 is connected to the outer conductor of the opposite strand 23, 24 by means of a quarter-wave transformer 210, 220 and a balun 211, 221 in a known manner.
Les deux brins 21 et 22 adjacents sont alimentés à la base de l'antenne par un coupleur 3 dB, 4, qui leur délivre des signaux en quadrature de phase comme représenté sur la figure 3. The two adjacent strands 21 and 22 are supplied at the base of the antenna by a 3 dB, 4 coupler, which delivers them signals in phase quadrature as shown in FIG. 3.
Sur cette figure le coupleur 4 comprend quatre accès une entrée d'alimentation 40, deux sorties 41 et 42 en quadrature de phase reliées aux brins 21 et 22, et un quatrième accès 43 terminé sur une charge adaptée RA. In this figure, the coupler 4 comprises four accesses, a power input 40, two outputs 41 and 42 in phase quadrature connected to the strands 21 and 22, and a fourth access 43 terminated on a suitable load RA.
Les quatre brins présentent donc au sommet de l'antenne des déphasage respectifs de lut/2 d'un brin au suivant. The four strands therefore have at the top of the antenna respective phase shifts of lut / 2 from one strand to the next.
Le coupleur 3 dB pour l'antenne 2 est disposé dans l'embase 26, celui pour l'antenne 1 dans l'embase 16. The 3 dB coupler for the antenna 2 is placed in the base 26, that for the antenna 1 in the base 16.
Les conducteurs extérieurs des quatre brins coaxiaux sont mis à la masse sur l'embase de la spirale. Or, comme on l'a indiqué, il s'agit de spirales courtes et il subsiste donc des courants non négligeables en bout des brins. Pour éviter de perturber le fonctionnement de l'antenne et améliorer l'adaptation, on prévoit donc, pour l'antenne 2, d'interposer entre chaque brin et la masse une résistance pour absorber les courants encore élevés présents en bout des brins de courte dimension (3/4 de tour). The outer conductors of the four coaxial strands are earthed on the base of the spiral. However, as indicated, these are short spirals and there are therefore significant currents at the ends of the strands. To avoid disturbing the operation of the antenna and improving the adaptation, provision is therefore made for antenna 2 to interpose between each strand and the ground a resistor to absorb the still high currents present at the end of the short strands. dimension (3/4 of a turn).
En ce qui concerne l'antenne NAVSTAR i, dans le même but, on a disposé une bande d'absorbant hyperfréquence 15 (figure 1) de façon à réduire le rayonnement des extrémités des brins. With regard to the NAVSTAR i antenna, for the same purpose, a band of microwave absorbent 15 (FIG. 1) has been placed so as to reduce the radiation from the ends of the strands.
La figure 4 est une représentation simplifiée de l'antenne UHF satellite 2 montrant comment a été résolu selon l'invention le problème de l'alimentation de l'antenne NAVSTAR à partir de l'embase de l'aérien. FIG. 4 is a simplified representation of the UHF satellite antenna 2 showing how the problem of supplying the NAVSTAR antenna from the aerial base has been solved according to the invention.
Cette alimentation est réalisée à l'aide d'un câble coaxial 100 qui suit le même trajet que l'un des brins, ici 24, de la spirale UHF, mais à l'intérieur de la paroi 20. Le diamètre du câble est inférieur à celui du brin 24. Grâce à ces dispositions, ce câble 100 n'apporte pas de perturbation supplémentaire à celle apportée par le brin 24 pour l'antenne
UHF radio 3. De plus, le câble 100 situé à l'intérieur du cône 20 ne perturbe pas non plus l'antenne UHF 2, ce qui ne serait pas le cas si le câble 100 était disposé à l'extérieur du cône 20.This supply is carried out using a coaxial cable 100 which follows the same path as one of the strands, here 24, of the UHF spiral, but inside the wall 20. The diameter of the cable is less to that of the strand 24. Thanks to these provisions, this cable 100 does not bring any additional disturbance to that provided by the strand 24 for the antenna.
UHF radio 3. In addition, the cable 100 located inside the cone 20 does not disturb the UHF antenna 2 either, which would not be the case if the cable 100 was placed outside the cone 20.
La figure 5 représente schématiquement le type d'antenne choisi pour l'antenne UHF radio 3 en l'absence de toute perturbation. Cette antenne est une antenne quart d'onde à manchette comportant une manchette conductrice 31 entourant une première section 302 d'un élément unipôle 30, reposant sur un plan conducteur 300. Au dessus de la manchette 31 qui a une hauteur sensiblement égale à A/8 (A longueur d'onde moyenne de la bande de fréquence de fonctionnement), l'élément 30 présente une seconde section 301 de diamètre plus élevé. La hauteur globale de ltantenne 3, L, est sensiblement égale à A /4. FIG. 5 schematically represents the type of antenna chosen for the UHF radio antenna 3 in the absence of any disturbance. This antenna is a quarter-wave antenna with cuff comprising a conductive cuff 31 surrounding a first section 302 of a single-pole element 30, resting on a conductive plane 300. Above the cuff 31 which has a height substantially equal to A / 8 (At average wavelength of the operating frequency band), the element 30 has a second section 301 of larger diameter. The overall height of the antenna 3, L, is substantially equal to A / 4.
L'élément 30 est alimenté à la base à partir d'une embase coaxiale 33.The element 30 is supplied at the base from a coaxial base 33.
Lorsqu'une telle antenne est placée à l'intérieur de l'antenne UHF satellite 2, la présence des brins coaxiaux métalliques 21 à 24 perturbe notablement l'adaptation de l'antenne 3. Ceci apparaît clairement sur la figure 7 où la courbe a représente les variations du taux d'ondes stationnaires (T. O. S.) relevées avec l'antenne 3 de la figure 5 seule et la courbe b représente ces mêmes variations à l'intérieur de l'antenne spirale 2. On constate une forte dégradation de ce T.O.S. When such an antenna is placed inside the UHF satellite antenna 2, the presence of the metal coaxial strands 21 to 24 significantly disturbs the adaptation of the antenna 3. This is clearly shown in FIG. 7 where the curve a represents the variations of the standing wave rate (TOS) recorded with the antenna 3 of FIG. 5 alone and the curve b represents these same variations inside the spiral antenna 2. There is a strong degradation of this TOS
Selon l'invention, on prévoit donc d'adapter l'antenne 3 à son environnement grâce d'une part au remplacement de la section 301 par deux sections, 304 de même diamètre que la section 301 et 305 de diamètre plus élevé, et d'autre part au raccourcissement de l'ensemble des dimensions longitudinales de l'antenne qui a donc une longueur globale L' inférieure à la longueur L normale. Ce raccourcissement est attribuable à la compensation de l'effet d'allongement provoqué par le couplage avec la spirale UHF 2. According to the invention, provision is therefore made to adapt the antenna 3 to its environment by, on the one hand, replacing section 301 with two sections, 304 of the same diameter as section 301 and 305 of larger diameter, and d 'other hand to the shortening of all the longitudinal dimensions of the antenna which therefore has an overall length L' less than the normal length L. This shortening is due to the compensation for the elongation effect caused by the coupling with the UHF 2 spiral.
La courbe c sur la figure 7 montre que l'on obtient ainsi une excellente adaptation de l'antenne 3 à ltenvironnement constitué par l'antenne UHF satellite 2 et par l'antenne
NAVSTAR 1.Curve c in FIG. 7 shows that an excellent adaptation of the antenna 3 to the environment constituted by the UHF satellite antenna 2 and by the antenna is thus obtained.
NAVSTAR 1.
On peut noter que la caractéristique consistant à faire suivre au câble 100 d'alimentation de l'antenne NAVSTAR un trajet suivant un des brins de l'antenne UHF 2 peut être utilisée pour prévoir une antenne de test de l'antenne NAVSTAR à la base de celle-ci. En effet, on peut alors faire suivre au câble d'alimentation de cette antenne de test un chemin suivant un autre des brins de l'antenne 2. It can be noted that the characteristic consisting in making the cable 100 supplying the NAVSTAR antenna follow a path along one of the strands of the UHF antenna 2 can be used to provide a test antenna for the NAVSTAR antenna at the base. of it. In fact, the power cable of this test antenna can then be made to follow a path along another of the strands of antenna 2.
Bien entendu, les exemples de réalisation décrits ne sont nullement limitatif s de l'invention. Of course, the embodiments described are in no way limitative of the invention.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9012606A FR2667988A1 (en) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | Combined aerial with very much reduced bulk |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| FR9012606A FR2667988A1 (en) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | Combined aerial with very much reduced bulk |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2667988A1 true FR2667988A1 (en) | 1992-04-17 |
| FR2667988B1 FR2667988B1 (en) | 1993-02-26 |
Family
ID=9401165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9012606A Granted FR2667988A1 (en) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | Combined aerial with very much reduced bulk |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2667988A1 (en) |
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|---|---|
| FR2667988B1 (en) | 1993-02-26 |
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