FR2891092A1

FR2891092A1 - ANTENNA SYSTEM FOR CONTINUOUS IONOSPHERIC BONDING.

Info

Publication number: FR2891092A1
Application number: FR0509596A
Authority: FR
Inventors: Bui Hung Frederic Ngo
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2005-09-20
Filing date: 2005-09-20
Publication date: 2007-03-23
Anticipated expiration: 2025-09-20
Also published as: EP1927158A1; FR2891092B1; EP1927158B1; WO2007033961A1; ES2335138T3; DE602006010096D1

Abstract

L'invention concerne un antennaire large bande comportant au moins une première antenne (1) fonctionnant dans les hautes fréquences, bande de fréquence BPs, couvrant les longues distances et une deuxième antenne (2) fonctionnant dans les basses fréquences, bande de fréquence BPb, pour couvrir les courtes et moyennes distances, la bande de fréquence BPb étant plus basse que la bande BPs, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif d'alimentation (5) adapté à alimenter simultanément les deux antennes (1) et (2).Utilisation du système pour des antennes de type Vé-inclinée.The invention relates to a broadband antenna comprising at least a first antenna (1) operating in high frequencies, frequency band BPs, covering long distances and a second antenna (2) operating at low frequencies, frequency band BPb, for covering short and medium distances, the frequency band BPb being lower than the BPs band, characterized in that it comprises at least one power supply device (5) adapted to simultaneously feed the two antennas (1) and ( 2) .Use of the system for Ve-inclined antennas.

Description

SYSTEME ANTENNAIRE POUR LIAISON IONOSPHERIQUE CONTINUEANTENNA SYSTEM FOR IONOSPHERIC BOND CONTINUES

L'invention concerne notamment un système antennaire large bande pour liaison ionosphérique. The invention relates in particular to a broadband antenna system for ionospheric linkage.

Le système est destiné, par exemple, à des stations de radiocommunication haute fréquence HF pour assurer des liaisons par réflexion ionosphérique d'une façon continue sur des distances pouvant varier de 0 à 5000 Kms, donc sans zone de silence (désignée habituellement par l'expression anglosaxonne skip zone ). The system is intended, for example, for high frequency radiofrequency radio stations to provide ionospheric reflection links in a continuous manner over distances ranging from 0 to 5000 Kms, so without a zone of silence (usually designated by the Anglo-Saxon expression skip zone).

Pour couvrir d'une façon continue des distances variant de 0 à 10 5000 Kms, on utilise généralement plusieurs types d'antennes, chacune étant dédiée à une gamme de distances. To cover continuously distances ranging from 0 to 5000 kms, it is generally used several types of antennas, each dedicated to a range of distances.

Il est notamment connu de l'art antérieur: É pour les courtes distances 0500 Kms, d'utiliser des antennes de type NVIS (abréviation de Near Vertical Incidence Skywaves), en particulier des antennes large bande telles que la Vé-inclinée à charges résistives (ou L.oaded Inverted Vee), l'antenne-dipôle-repliée à charges résistives, É pour les moyennes distances 500-2000 Kms, de mettre en oeuvre usuellement, des antennes à polarisation verticale, en particulier les antennes dites épaisses à large bande comme la conique ou la biconique, É pour les longues distances 2000-5000 Kms, d'utiliser, de préférence, des antennes directives large bande à grand gain tels que l'antenne Vé-inclinée (connue sous le terme anglo-saxon Sloping Vee) dont la structure est détaillée en figure 1. It is notably known from the prior art: E for short distances 0500 Kms, to use antennas of NVIS type (abbreviation of Near Vertical Incidence Skywaves), in particular broadband antennas such as Ve-inclined with resistive loads (or L.oaded Inverted Vee), the dipole-folded antenna with resistive loads, É for medium distances 500-2000 Kms, to implement usually vertically polarized antennas, in particular so-called thick antennas wide as the conical or the biconical, for long distances 2000-5000 Kms, to use, preferably, high-gain broadband directive antennas such as the V-inclined antenna (known as Sloping Anglo-Saxon). Vee) whose structure is detailed in Figure 1.

L'utilisation de telles structures antennaires présentent notamment les inconvénients suivants: 2891092 2 É une occupation du sol pénalisante lorsque l'on cherche à répondre aux différents besoins, É l'impossibilité d'utiliser simultanément les antennes de type différent, d'où la nécessité d'utiliser un équipement de commutation permettant de passer d'une antenne à l'autre suivant la distance de la liaison à assurer. The use of such antennal structures have the following drawbacks: 2891092 2 É a penalizing ground occupation when seeking to meet the different needs, E the impossibility of simultaneously using antennas of different types, hence the need to use switching equipment to switch from one antenna to another depending on the distance of the link to ensure.

L'invention concerne un système antennaire large bande comportant au moins une première antenne fonctionnant dans les hautes fréquences, bande de fréquence BPs, couvrant les longues distances et une deuxième antenne fonctionnant dans les basses fréquences, bande de fréquence BPb, pour couvrir les courtes et moyennes distances, la bande de fréquence BPb étant plus basse que la bande BPs, un poste radio caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif d'alimentation adapté à alimenter simultanément les deux antennes. A broadband antenna system having at least one first high frequency antenna, BPs frequency band, covering long distances and a second low frequency antenna, BPb frequency band, for short and medium distances, the frequency band BPb being lower than the band BPs, a radio station characterized in that it comprises at least one feeder adapted to supply both antennas simultaneously.

La première antenne est par exemple une antenne de type Véinclinée composée de 2 brins conducteurs partant du sommet d'un mât support et rejoignant le sol en formant un angle dont la projection sur le sol est désignée a et la deuxième antenne est de type Vé-inclinée composée de 2 brins conducteurs partant du somment du mât support et rejoignant le sol en formant un angle dont la projection sur le sol est désignée 13 et la valeur de l'angle 13 est supérieure a et un moyen de liaison entre le poste radio et le dispositif d'alimentation. The first antenna is for example a Ve inclined antenna composed of two conducting strands starting from the top of a support mast and joining the ground at an angle whose projection on the ground is designated a and the second antenna is of type V-shaped. inclined composed of 2 conductive strands starting from the top of the support mast and joining the ground at an angle whose projection on the ground is designated 13 and the value of the angle 13 is greater than a means of connection between the radio station and the feeding device.

L'invention présente notamment les avantages suivants: É La structure antennaire permet d'assurer des liaisons radio courte, moyenne et longue distance de 0 à 5000 Kms par réflexion ionosphérique dans la bande HF 230 MHz, É L'antenne n'a besoin que d'un mât support, ce qui permet un équipement à moindre coût et un déploiement rapide, à l'inverse des systèmes impliquant l'utilisation de plusieurs mâts-supports, 2891092 3 É L'antenne est compacte et donc facilement transportable. Elle est bien adaptée pour les stations radio tactique qui sont amenées à être déplacées fréquemment. The invention notably has the following advantages: The antennal structure makes it possible to provide short, medium and long-distance radio links from 0 to 5000 Kms by ionospheric reflection in the 230 MHz HF band. The antenna only needs a support mast, which allows for low-cost equipment and rapid deployment, unlike systems involving the use of multiple support poles, 2891092 3 É The antenna is compact and therefore easily transportable. It is well suited for tactical radio stations that are to be moved frequently.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif et nullement limitatif, annexé des figures qui représentent: É La figure 1 un schéma d'une antenne de type Vé-incliné, É La figure 2 une représentation de principe du système antennaire, É La figure 3 une représentation d'un dispositif d'alimentation du système antennaire, É Les figures 4 et 5 deux variantes de réalisation du dispositif de la figure 3, et É La figure 6 un exemple de réalisation du dispositif d'alimentation. Other characteristics and advantages of the present invention will appear better on reading the following description of an example of embodiment given by way of illustration and in no way limiting, appended figures which represent: Figure 1 a diagram of an antenna 2 is a representation of a principle of the antennal system, FIG. 3 is a representation of a device for feeding the antenna system, FIGS. 4 and 5 show two embodiments of the device of FIG. 3, and é Figure 6 an embodiment of the feeder.

Le système selon l'invention repose notamment sur le couplage de deux éléments rayonnants de type Vé-incliné ayant des angles au sommet différents, les éléments étant disposés sur un même mât support. The system according to the invention is based in particular on the coupling of two radiating elements Vé-inclined type having different apex angles, the elements being arranged on the same support mast.

Pour rappel, la figure 1 représente un exemple d'antenne Véinclinée. L'antenne V6-inclinée est constituée de deux brins conducteurs (a) et (b) placés au-dessus du plan de sol P. Les premières extrémités des brins (a) et (b), respectivement (a1) et (b1) sont surélevées au-dessus du sol d 'une hauteur H, par tout moyen usuel connu, tel qu 'un mât-support par exemple, et constituent les points d'alimentation de l'antenne. As a reminder, Figure 1 shows an example of Vee inclined antenna. The V6-inclined antenna consists of two conductive strands (a) and (b) placed above the ground plane P. The first ends of the strands (a) and (b), respectively (a1) and (b1) are raised above the ground by a height H, by any usual means known, such as a support mast for example, and constitute the feed points of the antenna.

Les deuxièmes extrémités des brins (a) et (b), respectivement (a2) et (b2) sont placées proche du sol et écartées l'une de l'autre d'une distance D choisie en fonction des caractéristiques demandées à I 'antenne. Ces extrémités sont raccordées au plan de sol à travers les résistances Ra et Rb en connectant une des sorties de ces résistances respectivement aux extrémités (a2) et (b2) et l'autre sortie à un dispositif de mise à la terre M non représenté, par exemple un piquet de mise à la terre, un grillage de terre etc... The second ends of the strands (a) and (b), respectively (a2) and (b2) are placed close to the ground and spaced from each other by a distance D chosen according to the characteristics required of the antenna . These ends are connected to the ground plane through the resistors Ra and Rb by connecting one of the outputs of these resistances respectively to the ends (a2) and (b2) and the other output to a grounding device M not shown, for example a grounding spike, a wire fence etc ...

La figure 2 représente un exemple d'un système selon l'invention. FIG. 2 represents an example of a system according to the invention.

Le système antennaire selon l'invention comprend par exemple: É un mât support 3, É un premier ensemble désigné antenne 1 de type V6-incliné composée de 2 brins conducteurs 1 a, 1 b partant du sommet S du mât support et rejoignant le sol en formant un angle dont la projection sur le sol est o désigné a. La valeur de l'angle a est faible et comprise par exemple entre 25 et 50 . Les extrémités l'a, 1'b côté sol de ces 2 brins sont mises au contact du sol à travers une résistance de charge d'environ 300 à 600 ohms et un équipement de mise à la terre non représentés sur la figure. Les deux extrémités 1"a, 1"b côté tête de mât forment les 2 points d'alimentation 10a, 10b de l'antenne 1 (figure 3). Les brins rayonnants ont une longueur choisie pour que le gain radioélectrique de cette antenne soit maximal dans la partie supérieure de la bande HF. La partie de la bande HF concernée est, par exemple, la bande variant de 6 à 30 MHz, bande haute fréquence désignée BPs, É un deuxième ensemble désigné antenne 2 de type V6-incliné est composée de 2 brins conducteurs 2a, 2b partant du sommet du mât support et rejoignant le sol en formant un angle dont la projection sur le sol est désigné f3, différent de l'angle a. Les deux extrémités 2"a, 2"b côté tête de mât forment les 2 points d'alimentation 11 a, 11 b de l'antenne 2 (figure 3). Les extrémités côté sol 2'a, 2'b de ces 2 brins sont mises au contact du sol à travers une résistance de charge. L'angle (3 est plus ouvert que l'angle a, R est supérieur a. La longueur des brins rayonnants 2a, 2b est choisie pour que son rendement soit suffisant dans la partie inférieure de la bande HF. La valeur de l'angle f3 se situe entre 180 et 90 . La partie de la bande HF concernée varie, par exemple, de 2 à 8 MHz, bande basse fréquence désignée BPb par rapport à la bande HF, bande haute fréquence désignée BPs. The antennal system according to the invention comprises, for example: E a support mast 3, É a first set designated V6-inclined antenna 1 composed of 2 conducting strands 1 a, 1 b starting from the top S of the support mast and joining the ground forming an angle whose projection on the ground is o designated a. The value of the angle a is small and for example between 25 and 50. The ends 1a, 1b, on the ground side of these 2 wires are brought into contact with the ground through a load resistance of about 300 to 600 ohms and grounding equipment not shown in the figure. Both ends 1 "a, 1" b side masthead form the 2 feed points 10a, 10b of the antenna 1 (Figure 3). The radiating strands have a length chosen so that the radio gain of this antenna is maximum in the upper part of the HF band. The part of the RF band concerned is, for example, the band varying from 6 to 30 MHz, a high frequency band designated BPs, É a second set designated antenna 2 of the V6-inclined type is composed of 2 conducting strands 2a, 2b starting from the the top of the support mast and joining the ground forming an angle whose projection on the ground is designated f3, different from the angle a. The two ends 2 "a, 2" b side mast form the 2 feed points 11a, 11b of the antenna 2 (Figure 3). The ground ends 2'a, 2'b of these 2 strands are placed in contact with the ground through a load resistor. The angle (3 is more open than the angle a, R is greater than 1. The length of the radiating strands 2a, 2b is chosen so that its efficiency is sufficient in the lower part of the HF band. f3 is between 180 and 90. The portion of the RF band concerned varies, for example, from 2 to 8 MHz, a low frequency band designated BPb with respect to the HF band, a high frequency band designated BPs.

Ces deux antennes 1, 2 sont alimentées simultanément par un même poste radio 4 à travers par exemple un diplexeur 5 dont la structure est détaillée aux figures suivantes. Le diplexeur 5 comprend notamment une entrée 8 (figure 3) et des sorties correspondant, l'une, 5h voie haute, à la partie supérieure de la bande HF et l'autre, 5b voie basse, à la partie inférieure de la bande HF. Elles sont connectées respectivement à l'antenne 1 et à l'antenne 2. These two antennas 1, 2 are fed simultaneously by the same radio station 4 through for example a diplexer 5 whose structure is detailed in the following figures. The diplexer 5 comprises in particular an input 8 (FIG. 3) and corresponding outputs, one 5h high channel at the top of the HF band and the other 5b low channel at the bottom of the HF band. . They are connected respectively to the antenna 1 and the antenna 2.

La figure 3 schématise un exemple de structure pour le dispositif d'alimentation. Ce dernier comporte un diplexeur 5 symétrique dont: É La sortie voie haute 5h (filtrage passe-haut) est connectée aux deux points d'alimentation 10a, 10b de l'antenne 1, É La sortie voie basse 5b (filtrage passe-bas) est connectée aux deux points d'alimentation 11a, 11 b de l'antenne 2, É L'entrée 8 est connectée par exemple au moyen d'un câble d'alimentation bifilaire 9 au poste radio 4. Figure 3 schematizes an exemplary structure for the feeder. The latter comprises a symmetrical diplexer 5 of which: É The high channel output 5h (high pass filtering) is connected to the two feed points 10a, 10b of the antenna 1, É The low channel output 5b (low pass filtering) is connected to the two feed points 11a, 11b of the antenna 2, É The input 8 is connected for example by means of a two-wire power cable 9 to the radio station 4.

Usuellement, la connexion au poste radio s'effectue par un 20 système asymétrique coaxial. Usually, the connection to the radio is made by a coaxial asymmetric system.

Les figures 4 et 5 représentent deux variantes de réalisation comprenant un transformateur d'impédance symétriseur. Figures 4 and 5 show two alternative embodiments comprising a balun impedance transformer.

La figure 4 comprend entre le poste radio 4 et le diplexeur 5, un coaxial 12 et un transformateur d'impédance symétriseur 13 ayant notamment pour fonction de symétriseur et d'adaptation d'impédance de la ligne 9. FIG. 4 comprises, between the radio station 4 and the diplexer 5, a coaxial 12 and a balun impedance transformer 13 having in particular the function of balun and impedance matching of the line 9.

Sur la figure 5 le transformateur symétriseur est combiné au diplexeur 5. la sortie coaxiale du transformateur symétriseur 13 permet de brancher directement le poste radio 4 par un câble coaxial 14 sans utilisation de câble d'alimentation bifilaire. In FIG. 5, the balun transformer is combined with the diplexer 5. the coaxial output of the balun transformer 13 makes it possible to directly connect the radio station 4 by a coaxial cable 14 without the use of a two-wire power supply cable.

La figure 6 représente un exemple de réalisation du dispositif d'alimentation. Figure 6 shows an embodiment of the feeding device.

Le filtrage passe-haut est assuré par exemple par une ou plusieurs capacités Ci antre le bifilaire 9 et les entrées 10a et 10b de 5 l'antenne 1. The high-pass filtering is provided for example by one or more capacitors Ci atre the two-wire 9 and the inputs 10a and 10b of the antenna 1.

Le filtrage passe-bas est assuré par une ou plusieurs selfs Li entre le bifilaire 9 et les entrées 11a, 11 b de l'antenne 2. The low-pass filtering is provided by one or more Li chokes between the two-wire 9 and the inputs 11a, 11b of the antenna 2.

L'exemple chiffré qui suit est donné à titre illustratif. Le mât support a par exemple une hauteur de 15 mètres. Il est réalisé en plastique renforcé-fibre de verre donc isolant pour permettre l'utilisation de ligne de transmission bifilaire. The following example is given for illustrative purposes. The support mast has for example a height of 15 meters. It is made of reinforced plastic-fiberglass insulation so to allow the use of two-wire transmission line.

L'antenne 1 est constituée par exemple de deux brins conducteurs rayonnants de 75 m. La valeur de l'angle au sommet projeté est de 35 et la 15 résistance de charge de:360 ohms. The antenna 1 consists for example of two 75 m radiating conductor strands. The projected apex angle value is 35 and the load resistance is: 360 ohms.

L'antenne 2 est constituée par exemple de deux brins conducteurs rayonnants de 75 m. La valeur de l'angle au sommet projeté est de 180 et les résistances de charge de 360 ohms. The antenna 2 consists for example of two 75 m radiating conductor strands. The projected apex angle value is 180 and the load resistances are 360 ohms.

Le diplexeur comprend deux capacités de 100pF et deux 20 inductances ayant pour valeur 101.tH. The diplexer comprises two capacities of 100pF and two inductors having the value 101.tH.

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Claims

A wideband antennal system comprising at least a first antenna (1) operating at high frequencies, BPs frequency band, covering long distances and a second antenna (2) operating at low frequencies, frequency band BPb, to cover short and medium distances, the frequency band BPb being lower than the band BPs, a radio station (4) characterized in that it comprises at least one power supply device (5) adapted to supply the two antennas simultaneously ( 1 and 2).

2 System according to claim 1 characterized in that the antenna (1) is V6-inclined type composed of 2 conductive strands (1 a, 1 b) from the top of a support mast (3) and joining the ground in forming an angle whose projection on the ground is designated a and the second antenna (2) is of V6-inclined type composed of 2 conductive strands (2a, 2b) starting from the top of the support mast and joining the ground at an angle of which the projection on the floor is designated (3) and the angle (i is greater than the angle a and a connection means (9) between the radio station (4) and the supply device (5).

3 antennal system according to claim 1 characterized in that the supply device comprises a diplexer (5) having two outputs (5h, 5b), a first high output (5h) corresponds to the upper part of the band BPs in connection with the antenna (1) and a second low-channel output (5b) correspond to the lower part of the band BPb in connection with the antenna (2).

4 System according to claim 3 characterized in that the diplexer (5) 30 comprises a high-pass filter comprising at least two capacitors C, C2 and a low-pass filter comprising two chokes LI, L2.

System according to Claim 2, characterized in that the value of the angle a is between 25 and 50 and the value of the angle R is between 90 and 180.

6 System according to claim 3 characterized in that it comprises a balun transformer (13) disposed between the diplexer (5) and the radio station (4) and a coaxial (12) between the radio station (4) and the balancing transformer (13) and a two-wire (9) between the balun transformer (13) and the diplexer (5).

7 System according to claim 3 characterized in that it comprises an impedance transformer (13) combined with the diplexer (5) and a coaxial (14) between the radio station (4) and the impedance transformer (13).

8 Use of the system according to one of claims 1 to 7 for continuous ionospheric links from 0 to 5000Km.