FR3061807A1 - Antenne comportant un aeronef sans pilote - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne une antenne pour radiocommunication, par exemple une antenne pour la réception radio et/ou l'émission radio dans l'intervalle de fréquence 1,8 MHz à 30 MHz. Une antenne pour radiocommunication dans une bande de fréquences donnée comporte : un aéronef sans pilote (1) comportant 2 "bornes d'entrée puissance de l'aéronef" pour recevoir de la puissance électrique ; un câble (2) comportant 2 conducteurs électriques qui sont isolés l'un de l'autre, la première extrémité de chacun des conducteurs électriques étant couplée à une des bornes d'entrée puissance de l'aéronef ; un réseau de couplage (3) comportant 2 "bornes d'entrée puissance du réseau de couplage" pour recevoir de la puissance électrique en dehors de la bande de fréquences donnée, le réseau de couplage comportant une "borne signal" utilisée pour des signaux dans la bande de fréquences donnée, le réseau de couplage comportant 2 chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée.

Description

Titulaire(s) :
TEKCEM Société par actions simplifiée.
O Demande(s) d’extension :
(® Mandataire(s) : TEKCEM.
® ANTENNE COMPORTANT UN AERONEF SANS PILOTE.
FR 3 061 807 - A1 (57) L'invention concerne une antenne pour radiocommunication, par exemple une antenne pour la réception radio et/ou l'émission radio dans l'intervalle de fréquence 1,8 MHz à 30 MHz.
Une antenne pour radiocommunication dans une bande de fréquences donnée comporte : un aéronef sans pilote (1 ) comportant 2 “bornes d'entrée puissance de l'aéronef pour recevoir de la puissance électrique ; un câble (2) comportant 2 conducteurs électriques qui sont isolés l'un de l'autre, la première extrémité de chacun des conducteurs électriques étant couplée à une des bornes d'entrée puissance de l'aéronef; un réseau de couplage (3) comportant 2 “bornes d'entrée puissance du réseau de couplage pour recevoir de la puissance électrique en dehors de la bande de fréquences donnée, le réseau de couplage comportant une “borne signal utilisée pour des signaux dans la bande de fréquences donnée, le réseau de couplage comportant 2 chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée.
Figure FR3061807A1_D0001
Figure FR3061807A1_D0002
Antenne comportant un aéronef sans pilote
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
L’invention concerne une antenne pour radiocommunication, par exemple une antenne pour la réception radio et/ou l’émission radio dans l’intervalle de fréquence 1,8 MHz à 30 MHz.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Les antennes efficaces pour opérer en dessous de 30 MHz doivent atteindre une hauteur suffisante au dessus du sol, et éventuellement au-dessus des arbres ou bâtiments environnants. Un mât tubulaire (avec ou sans haubans) peut être satisfaisant dans la plage de fréquences de
MHz à 30 MHz. En dessous de 10 MHz, il est typiquement nécessaire d’utiliser un pylône en treillis. Pour éviter le coût, le temps et l’espace nécessaires pour ériger un mât ou un pylône, est parfois possible d’utiliser un cerf-volant ou une charlière pour soutenir une antenne approximativement verticale. Ces approches ont les inconvénients suivants: faire voler un cerfvolant est malcommode et pas toujours possible, en particulier si le vent n’est pas suffisant; la position d’une charlière est difficile à contrôler en présence de vent; utiliser un ballon rempli à l’hydrogène est dangereux et coûteux ; et utiliser un ballon rempli à l’hélium est très coûteux.
Ainsi, il n’y a pas de solution peu coûteuse au problème de réaliser une antenne fiable et efficace pour opérer en dessous de 30 MHz, sans le temps et l’espace nécessaires pour ériger un mât ou un pylône.
EXPOSÉ DE L’INVENTION
L’invention a pour objet une antenne dépourvue des limitations mentionnées ci-dessus des techniques connues.
Dans la suite, “couplé” fait toujours référence à un couplage électrique. Lorsque ce terme est appliqué à deux entités telles que des bornes, des conducteurs, des noeuds, etc, “couplé” peut indiquer que les entités sont directement couplées, c’est-à-dire connectées (ou, de façon équivalente, en contact électrique) l’une avec l’autre, et/ou que les entités sont indirectement couplées, une interaction électrique différente du couplage direct existant dans ce cas entre les entités, par exemple à travers un ou plusieurs composants. Lorsque ce terme est appliqué à deux entités à plusieurs bornes, telles que des accès, des connecteurs, etc, “couplé” peut indiquer que les entités sont directement couplées, chaque borne d’une des entités étant dans ce cas directement couplée à une et une seule des bornes de l’autre entité, et/ou que les entités sont indirectement couplées, une interaction électrique différente du couplage direct existant dans ce cas entre les bornes des entités, par exemple à travers un ou plusieurs composants.
L’appareil selon l’invention est une antenne pour radiocommunication dans une bande de fréquences donnée, l’antenne comportant :
un aéronef sans pilote, l’aéronef sans pilote comportant n “bornes d’entrée puissance de l’aéronef’ pour recevoir de la puissance électrique, où n est un entier supérieur ou égal à 2 ;
n conducteurs électriques, les n conducteurs électriques étant isolés les uns des autres, chacun des n conducteurs électriques ayant une première extrémité et une seconde extrémité, la première extrémité du dit chacun des n conducteurs électriques étant couplée à une et une seule des n bornes d’entrée puissance de l’aéronef, chacune des n bornes d’entrée puissance de l’aéronef étant couplée à la première extrémité d’un et un seul des n conducteurs électriques ;
un réseau de couplage, le réseau de couplage comportant n “bornes d’entrée puissance du réseau de couplage” pour recevoir de la puissance électrique en dehors de la bande de fréquences donnée, le réseau de couplage comportant n chemins pour un courant continu, chacun des dits chemins pour un courant continu existant depuis une et une seule des bornes d’entrée puissance du réseau de couplage jusqu’à la seconde extrémité d’un et un seul des n conducteurs électriques, le réseau de couplage comportant une “borne signal” pour les signaux dans la bande de fréquences donnée, le réseau de couplage comportant, pour chacun des n conducteurs électriques, un chemin pour un courant dans la bande de fréquences donnée, ledit chemin pour un courant dans la bande de fréquences donnée existant depuis la borne signal jusqu’à la seconde extrémité du dit chacun des n conducteurs électriques.
Par exemple, chacun des dits chemins pour un courant continu peut comporter une inductance, ladite inductance ayant une première borne et une seconde borne, la première borne de ladite inductance étant directement ou indirectement couplée à une des bornes d’entrée puissance du réseau de couplage, la seconde borne de ladite inductance étant directement ou indirectement couplée à la seconde extrémité d’un des n conducteurs électriques. Ladite inductance peut par exemple être une bobine d’étouffement (en anglais: choke coil). Par exemple, chacun des dits chemins pour un courant continu peut présenter une résistance en courant continu inférieure ou égale à 10 ohms, et chacun des dits chemins pour un courant continu peut présenter, à toute fréquence dans la bande de fréquences donnée, une impédance ayant un module supérieur ou égal à 250 ohms.
Par exemple, chacun des dits chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée peut comporter un condensateur, ledit condensateur ayant une borne qui est directement ou indirectement couplée à la borne signal. Par exemple, chacun des dits chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée peut présenter, à toute fréquence dans la bande de fréquences donnée, une impédance ayant un module inférieur ou égal à 10 ohms, et chacun des dits chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée peut présenter une résistance en courant continu supérieure ou égale à 250 ohms.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
D’autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés dans les dessins annexés sur lesquels :
la figure 1 est un dessin d’une antenne selon l’invention (premier et deuxième modes de réalisation) ;
la figure 2 est un schéma d’une antenne selon l’invention (premier mode de réalisation) ;
la figure 3 est un schéma d’une antenne selon l’invention (deuxième mode de réalisation) ;
la figure 4 est un dessin d’une mise en oeuvre d’une antenne selon l’invention (deuxième mode de réalisation) ;
la figure 5 est un schéma d’une antenne selon l’invention (troisième mode de réalisation).
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE CERTAINS MODES DE RÉALISATION
Premier mode de réalisation.
Au titre d’un premier mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention, donné à titre d’exemple non limitatif, nous avons représenté sur la figure 1 un dessin d’une antenne pour radiocommunication dans une bande de fréquences donnée, la bande de fréquences donnée étant un sous-ensemble de l’intervalle de fréquence 500 kHz à 100 MHz, l’antenne comportant :
un aéronef sans pilote (1), l’aéronef sans pilote comportant n “bornes d’entrée puissance de l’aéronef’ pour recevoir de la puissance électrique en dehors de la bande de fréquences donnée, où n = 3 ;
un câble (2) comportant n conducteurs électriques qui sont isolés les uns des autres, chacun des n conducteurs électriques ayant une première extrémité et une seconde extrémité, la première extrémité du dit chacun des n conducteurs électriques étant couplée à une des n bornes d’entrée puissance de l’aéronef, chacune des n bornes d’entrée puissance de l’aéronef étant couplée à la première extrémité d’un des n conducteurs électriques ;
un réseau de couplage (3), le réseau de couplage comportant n “bornes d’entrée puissance du réseau de couplage” pour recevoir de la puissance électrique, ladite puissance électrique étant de la puissance électrique à une fréquence plus basse que n’importe quelle fréquence dans la bande de fréquences donnée, le réseau de couplage procurant n chemins pour un courant continu, chacun des dits chemins pour un courant continu existant entre une et une seule des bornes d’entrée puissance du réseau de couplage et la seconde extrémité d’un et un seul des n conducteurs électriques, le réseau de couplage comportant une “borne signal”, la borne signal étant prévue pour être utilisée pour des signaux dans la bande de fréquences donnée, le réseau de couplage procurant n chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée, chacun des dits chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée existant entre la borne signal et la seconde extrémité d’un des n conducteurs électriques.
La figure 2 montre un schéma de l’antenne. Dans la figure 2, le câble (2) comporte un premier conducteur électrique (21), un deuxième conducteur électrique (22) et un troisième conducteur électrique (23). Le premier conducteur électrique (21) a une première extrémité (211) et une seconde extrémité (212). Le deuxième conducteur électrique (22) a une première extrémité (221) et une seconde extrémité (222). Le troisième conducteur électrique (23) a une première extrémité (231) et une seconde extrémité (232). Les premières extrémités (211) (221) (231) des n conducteurs électriques sont chacune couplées à une des n bornes d’entrée puissance de l’aéronef (141) (142) (143).
Le réseau de couplage (3) a un “connecteur d’entrée puissance du réseau de couplage” (31) comportant les dites n bornes d’entrée puissance du réseau de couplage (311) (312) (313). Le réseau de couplage comporte n inductances (331) (332) (333) utilisées comme bobines d’étouffement, chacune des dites inductances ayant une première borne et une seconde borne, la première borne de ladite chacune des dites inductances étant directement couplée à une et une seule des bornes d’entrée puissance du réseau de couplage, la seconde borne de ladite chacune des dites inductances étant directement couplée à la seconde extrémité d’un et un seul des n conducteurs électriques. Le réseau de couplage comporte n condensateurs (351) (352) (353), connectés chacun entre une des bornes d’entrée puissance du réseau de couplage et la masse, ces condensateurs et les dites inductances formant n filtres passe-bas qui présentent chacun, dans la bande de fréquences donnée, une haute impédance à la seconde extrémité d’un des n conducteurs électriques. Les dits n chemins pour un courant continu sont : un premier chemin depuis une des bornes d’entrée puissance du réseau de couplage (311) jusqu’à la seconde extrémité (212) du premier conducteur électrique, à travers une des inductances (331) ; un deuxième chemin depuis une des bornes d’entrée puissance du réseau de couplage (312) jusqu’à la seconde extrémité (222) du deuxième conducteur électrique, à travers une des inductances (332) ; et un troisième chemin depuis une des bornes d’entrée puissance du réseau de couplage (313) jusqu’à la seconde extrémité (232) du troisième conducteur électrique, à travers une des inductances (333). Chacun des dits chemins pour un courant continu présente une résistance en courant continu inférieure ou égale à 1 ohm, et chacun des dits chemins pour un courant continu présente, à toute fréquence dans la bande de fréquences donnée, une impédance ayant un module supérieur ou égal à 500 ohms.
Le réseau de couplage comporte n condensateurs (341) (342) (343), chacun de ces condensateurs ayant une première borne et une seconde borne, la première borne du dit chacun de ces condensateurs étant directement couplée à la borne signal (321), la seconde borne du dit chacun de ces condensateurs étant directement couplée à la seconde extrémité d’un et un seul des n conducteurs électriques. Les dits chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée sont : un premier chemin depuis la borne signal (321) jusqu’à la seconde extrémité (212) du premier conducteur électrique, à travers un des dits condensateurs (341) ; un deuxième chemin depuis la borne signal (321) jusqu’à la seconde extrémité (222) du deuxième conducteur électrique, à travers un des dits condensateurs (342) ; et un troisième chemin depuis la borne signal (321) jusqu’à la seconde extrémité (232) du troisième conducteur électrique, à travers un des dits condensateurs (343). Chacun des dits chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée présente, à toute fréquence dans la bande de fréquences donnée, une impédance ayant un module inférieur ou égal à 1 ohm, et chacun des dits chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée présente une résistance en courant continu infinie.
L’aéronef sans pilote (1) est capable d’effectuer un vol stationnaire. L’aéronef sans pilote comporte : les dites bornes d’entrée puissance de l’aéronef (141) (142) (143) ; trois condensateurs (121) (122) (123) ; et tous les autres composants électriques de l’aéronef sans pilote (11). Les dits tous les autres composants électriques de l’aéronef sans pilote incluent un ou plusieurs moteurs électriques qui fournissent la poussée nécessaire pour voler. En condition de fonctionnement normale, l’aéronef sans pilote est prévu pour recevoir toute la puissance électrique dont il a besoin pour voler d’un générateur couplé au connecteur d’entrée puissance du réseau de couplage (31), cette puissance électrique étant reçue à travers les inductances, le câble et les bornes d’entrée puissance de l’aéronef. La puissance électrique est fournie par le générateur sous la forme d’un système triphasé à une fréquence inférieure ou égale à 1600 Hz. A l’égard des courants et tensions délivrés par le générateur, les dits conducteurs électriques sont prévus pour se comporter comme 3 conducteurs électriques parfaitement isolés.
Chacun des dits chemins pour un courant continu présentant une résistance en courant continu inférieure ou égale à 1 ohm et une inductance nominale inférieure ou égale à 200 μΗ, et chacun des dits chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée présentant une résistance en courant continu infinie, la puissance électrique reçue du générateur aux n bornes d’entrée puissance du réseau de couplage est transférée efficacement (c’est-à-dire avec des pertes nulles ou faibles) aux secondes extrémités des n conducteurs électriques.
L’aéronef sans pilote est télécommandé en utilisant une liaison radio, ladite liaison radio opérant en dehors de la bande de fréquences donnée. Pour la sécurité, l’aéronef sans pilote a une fonction d’atterrissage automatique. Une ou plusieurs tensions minimales étant définies, la fonction d’atterrissage automatique est déclenchée automatiquement si : une tension entre deux des dites bornes d’entrée puissance de l’aéronef (par exemple cette tension peut être une tension efficace) est inférieure à une des dites une ou plusieurs tensions minimales ; et/ou une interférence électromagnétique est détectée sur la liaison radio utilisée pour télécommander l’aéronef sans pilote.
Si l’antenne est utilisée pour de l’émission radio, un signal dans la bande de fréquences donnée est appliqué à la borne signal (321), et excite des courants s’écoulant le long des dits conducteurs électriques (21) (22) (23) et dans l’aéronef sans pilote (1), les dits courants causant 1 ’ émission radio. L ’ aéronef sans pilote doit avoir une immunité électromagnétique suffisamment élevée à ces courants. A l’égard de ces courants, les dits conducteurs électriques sont prévus pour se comporter essentiellement comme un conducteur électrique unique. Pour obtenir ce résultat, chacun des dits condensateurs (121) (122) (123) de l’aéronef sans pilote présente une impédance suffisamment faible à n’importe quelle fréquence dans la bande de fréquences donnée, et chacun des dits condensateurs (341) (342) (343) ayant une première borne directement couplée à la borne signal présente une impédance suffisamment faible à n’importe quelle fréquence dans la bande de fréquences donnée.
Si l’antenne est utilisée pour de la réception radio, des ondes électromagnétiques incidentes dans la bande de fréquences donnée excitent des courants s’écoulant le long des dits conducteurs électriques (21) (22) (23) et dans l’aéronef sans pilote (1), les dits courants causant un signal de réception radio à la borne signal (321). A l’égard de ces courants, les dits conducteurs électriques sont prévus pour se comporter essentiellement comme un conducteur électrique unique. Pour une réception radio sans interférence causée par l’aéronef sans pilote, il doit avoir une émission électromagnétique suffisamment basse dans la bande de fréquences donnée.
Puisque chacun des dits chemins pour un courant continu présente, à toute fréquence dans la bande de fréquences donnée, une impédance ayant un module supérieur ou égal à 500 ohms, et puisque chacun des dits chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée présente, à toute fréquence dans la bande de fréquences donnée, une impédance ayant un module inférieur ou égal à 1 ohm, les signaux dans la bande de fréquences donnée peuvent être efficacement (c’est-à-dire avec des pertes nulles ou faibles) transférés depuis les secondes extrémités des n conducteurs électriques jusqu’à la borne signal (pour la réception radio), et depuis la borne signal jusqu’aux secondes extrémités des n conducteurs électriques (pour l’émission radio).
Deuxième mode de réalisation.
Au titre d’un deuxième mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention, donné à titre d’exemple non limitatif, nous avons représenté sur la figure 1 un dessin d’une antenne pour radiocommunication dans une bande de fréquences donnée, la bande de fréquences donnée étant un sous-ensemble de l’intervalle de fréquence 1 MHz à 30 MHz, l’antenne comportant :
un aéronef sans pilote (1), l’aéronef sans pilote comportant n “bornes d’entrée puissance de l’aéronef’ pour recevoir de la puissance électrique, où n = 2 ;
un câble (2) comportant n conducteurs électriques qui sont isolés les uns des autres, chacun des n conducteurs électriques ayant une première extrémité et une seconde extrémité, la première extrémité du dit chacun des n conducteurs électriques étant couplée à une et une seule des n bornes d’entrée puissance de l’aéronef, chacune des n bornes d’entrée puissance de l’aéronef étant couplée à la première extrémité d’un et un seul des n conducteurs électriques ;
un réseau de couplage (3), le réseau de couplage comportant n “bornes d’entrée puissance du réseau de couplage” pour recevoir de la puissance électrique, ladite puissance électrique étant de la puissance électrique en courant continu, le réseau de couplage comportant n chemins pour un courant continu, chacun des dits chemins pour un courant continu existant depuis une et une seule des bornes d’entrée puissance du réseau de couplage jusqu’à la seconde extrémité d’un et un seul des n conducteurs électriques, le réseau de couplage comportant une “borne signal” pour délivrer et/ou recevoir des signaux dans la bande de fréquences donnée, le réseau de couplage comportant n chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée, chacun des dits chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée existant depuis la borne signal jusqu’à la seconde extrémité d’un des n conducteurs électriques.
La figure 3 montre un schéma de l’antenne. Dans la figure 3, le câble (2) comporte un premier conducteur électrique (21) et un deuxième conducteur électrique (22). Le premier conducteur électrique (21) a une première extrémité (211) et une seconde extrémité (212). Le deuxième conducteur électrique (22) a une première extrémité (221) et une seconde extrémité (222). Les premières extrémités (211) (221) des n conducteurs électriques sont chacune couplées à une des n bornes d’entrée puissance de l’aéronef (141) (142).
Le réseau de couplage (3) a un “connecteur d’entrée puissance du réseau de couplage” (31) comportant les dites n bornes d’entrée puissance du réseau de couplage (311) (314). Une des bornes d’entrée puissance du réseau de couplage (314) est connectée au noeud de référence (masse). Le réseau de couplage comporte n inductances (331) (334), chacune des dites inductances ayant une première borne et une seconde borne, la première borne de ladite chacune des dites inductances étant directement couplée à une et une seule des bornes d’entrée puissance du réseau de couplage, la seconde borne de ladite chacune des dites inductances étant directement couplée à la seconde extrémité d’un et un seul des n conducteurs électriques. Le réseau de couplage comporte un condensateur (351) connecté entre une des bornes d’entrée puissance du réseau de couplage et la masse, ce condensateur et une des inductances (331) formant un filtre passe-bas qui présente, dans la bande de fréquences donnée, une haute impédance à la seconde extrémité (212) d’un des n conducteurs électriques. L’autre inductance (334) présente aussi une haute impédance à la seconde extrémité (222) d’un des n conducteurs électriques, dans la bande de fréquences donnée. Les dits n chemins pour un courant continu sont : un premier chemin depuis une des bornes d’entrée puissance du réseau de couplage (311) jusqu’à la seconde extrémité (212) du premier conducteur électrique, à travers une des inductances (331) ; et un deuxième chemin depuis une des bornes d’entrée puissance du réseau de couplage (314) jusqu’à la seconde extrémité (222) du deuxième conducteur électrique, à travers une des inductances (334). Chacun des dits chemins pour un courant continu présente une résistance en courant continu inférieure ou égale à 0,02 ohm, et chacun des dits chemins pour un courant continu présente, à toute fréquence dans la bande de fréquences donnée, une impédance ayant un module supérieur ou égal à 1000 ohms.
Le réseau de couplage (3) a un “accès signal” (32) comportant la borne signal (321) et une borne (322) connectée au noeud de référence (masse). Le réseau de couplage comporte aussi : un condensateur (341) ayant une première borne et une seconde borne, la première borne de ce condensateur étant directement couplée à la borne signal (321), la seconde borne de ce condensateur étant directement couplée à la seconde extrémité d’un et un seul des n conducteurs électriques (222) ; et un condensateur (344) ayant une première borne et une seconde borne, la première borne de ce condensateur étant directement couplée à la seconde extrémité d’un et un seul des n conducteurs électriques (212), la seconde borne de ce condensateur étant directement couplée à la seconde extrémité d’un et un seul des n conducteurs électriques (222). Les dits chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée sont : un premier chemin depuis la borne signal (321) jusqu’à la seconde extrémité (212) du premier conducteur électrique, à travers deux des dits condensateurs (341) (344) ; et un deuxième chemin depuis la borne signal (321) jusqu’à la seconde extrémité (222) du deuxième conducteur électrique, à travers un des dits condensateurs (341). Chacun des dits chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée présente, à toute fréquence dans la bande de fréquences donnée, une impédance ayant un module inférieur ou égal à 0,2 ohm, et chacun des dits chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée présente une résistance en courant continu sensiblement infinie.
L’aéronef sans pilote (1) est du type communément appelé en anglais “drone” ou “unmanned aerial vehicle”. Plus précisément, l’aéronef sans pilote est un quadrirotor (c’est-àdire un aéronef à voilure tournante comportant 4 rotors, communément appelé en anglais “quadcopter”), pesant moins de 3 kilogrammes. L’aéronef sans pilote comporte : les dites bornes d’entrée puissance de l’aéronef (141) (142) ; un condensateur (124) ; et tous les autres composants électriques de l’aéronef sans pilote (11). Les dits tous les autres composants électriques de l’aéronef sans pilote incluent 4 moteurs électriques qui fournissent la poussée nécessaire pour voler. En condition de fonctionnement normale, l’aéronef sans pilote est prévu pour recevoir toute la puissance électrique dont il a besoin pour voler d’un générateur couplé au connecteur d’entrée puissance du réseau de couplage (31), cette puissance électrique étant reçue à travers les inductances, le câble et les bornes d’entrée puissance de l’aéronef. La puissance électrique est fournie par le générateur sous la forme d’une tension continue. A l’égard des courants et tensions délivrés par le générateur, les dits conducteurs électriques sont prévus pour se comporter comme 2 conducteurs électriques parfaitement isolés.
Puisque chacun des dits chemins pour un courant continu présente une résistance en courant continu inférieure ou égale à 0,02 ohm, et puisque chacun des dits chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée présente une résistance en courant continu infinie, la puissance électrique reçue du générateur aux n bornes d’entrée puissance du réseau de couplage est transférée efficacement aux secondes extrémités des n conducteurs électriques.
L’aéronef sans pilote est télécommandé en utilisant une liaison radio, ladite liaison radio opérant dans la bande ISM à proximité de 2,45 GHz, donc en dehors de la bande de fréquences donnée. Dans un but de sécurité, l’aéronef sans pilote a une fonction d’atterrissage automatique qui est automatiquement déclenchée si : l’aéronef ne reçoit plus, des (ou à travers les) bornes d’entrée puissance de l’aéronef, toute la puissance électrique dont il a besoin pour voler ; et/ou une interférence électromagnétique est présente sur la liaison radio utilisée pour télécommander l’aéronef sans pilote. Par exemple, une tension minimale étant définie, la fonction d’atterrissage automatique est déclenchée automatiquement si : une tension entre les dites bornes d’entrée puissance de l’aéronef est inférieure à ladite tension minimale ; et/ou une interférence électromagnétique est détectée sur la liaison radio utilisée pour télécommander l’aéronef sans pilote. Par exemple, une interférence électromagnétique peut être détectée en utilisant un code détecteur d’erreur. L’aéronef sans pilote comporte une batterie, qui peut procurer suffisamment d’énergie électrique pour effectuer en toute sécurité la fonction d’atterrissage automatique dans le cas où l’aéronef ne reçoit plus, des (ou à travers les) bornes d’entrée puissance de l’aéronef, toute la puissance électrique dont il a besoin pour voler. Cependant, cette batterie rechargeable est petite et légère, parce que peu d’énergie est nécessaire pour effectuer en toute sécurité la fonction d’atterrissage automatique.
Si l’antenne est utilisée pour de l’émission radio, un signal dans la bande de fréquences donnée est appliqué à l’accès signal (32), et excite des courants s’écoulant le long des dits conducteurs électriques (21) (22) et dans l’aéronef sans pilote (1), les dits courants causant 1 ’ émission radio. L ’ aéronef sans pilote doit avoir une immunité électromagnétique suffisamment élevée à ces courants. A l’égard de ces courants, les dits conducteurs électriques sont prévus pour se comporter essentiellement comme un conducteur électrique unique. Pour obtenir ce résultat, ledit condensateur (124) de l’aéronef sans pilote présente une impédance suffisamment faible à n’importe quelle fréquence dans la bande de fréquences donnée, et ledit condensateur (344) ayant chacune de ses bornes directement couplée à la seconde extrémité d’un et un seul des n conducteurs électriques présente une impédance suffisamment faible à n’importe quelle fréquence dans la bande de fréquences donnée.
Si l’antenne est utilisée pour de la réception radio, des ondes électromagnétiques incidentes dans la bande de fréquences donnée excitent des courants s’écoulant le long des dits conducteurs électriques (21) (22) et dans l’aéronef sans pilote (1), les dits courants causant un signal de réception radio à l’accès signal (32). A l’égard de ces courants, les dits conducteurs électriques sont prévus pour se comporter essentiellement comme un conducteur électrique unique. Pour une réception radio sans interférence causée par l’aéronef sans pilote, il doit avoir une émission électromagnétique suffisamment basse dans la bande de fréquences donnée.
ίο
Puisque chacun des dits chemins pour un courant continu présente, à toute fréquence dans la bande de fréquences donnée, une impédance ayant un module supérieur ou égal à 1000 ohms, et puisque chacun des dits chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée présente, à toute fréquence dans la bande de fréquences donnée, une impédance ayant un module inférieur ou égal à 0,2 ohm, les signaux dans la bande de fréquences donnée peuvent être efficacement (c’est-à-dire avec des pertes nulles ou faibles) transférés depuis les secondes extrémités des n conducteurs électriques jusqu’à la borne signal (pour la réception radio), et depuis la borne signal jusqu’aux secondes extrémités des n conducteurs électriques (pour l’émission radio).
Pour l’émission radio et la réception radio, l’antenne est prévue pour fonctionner presque comme une antenne verticale, quoique le câble (2) soit souvent imparfaitement vertical. La figure 4 montre un dessin d’une configuration d’utilisation de l’antenne, la configuration d’utilisation comportant :
un aéronef sans pilote (1) comme expliqué plus haut ;
un câble (2) comme expliqué plus haut ;
un réseau de couplage (3) comme expliqué plus haut, le réseau de couplage comportant ledit connecteur d’entrée puissance du réseau de couplage (31) et ledit accès signal (32), le réseau de couplage reposant sur la surface du sol (45) ;
une connexion de terre (4) qui couple le noeud de référence (masse) du réseau de couplage à un système de mise à la terre comportant 8 conducteurs en étoile (souvent appelés “radiais” en anglais) posés sur le sol, et/ou un ou plusieurs piquets de terre enfoncés dans le sol ;
un émetteur-récepteur (5) pour radiocommunication dans la bande de fréquences donnée, cet émetteur-récepteur comportant un accordeur d’antenne automatique (en anglais : automatic antenna tuner) ;
un câble coaxial (6) qui couple l’accès antenne de l’émetteur-récepteur à l’accès signal (32) ;
une alimentation (7) qui joue le rôle du générateur mentionné ci-dessus ;
un câble d’alimentation (8) qui couple la sortie de l’alimentation au connecteur d’entrée puissance du réseau de couplage (31) ; et une unité de télécommande (9) qui est utilisée pour commander l’aéronef sans pilote.
L’extrémité du câble (2) où les secondes extrémités des n conducteurs électriques sont connectées à différents noeuds du réseau de couplage est attachée à l’enveloppe du réseau de couplage. L’autre extrémité du câble (2) est attachée à l’aéronef sans pilote. L’aéronef sans pilote a suffisamment de poussée pour soulever le câble (2), mais pas assez de poussée pour déplacer le réseau de couplage, si bien que le câble (2) prend une position à peu près verticale.
L’unité de télécommande et l’aéronef sans pilote ont une fonction “vol stationnaire automatique” qui, si elle est activée manuellement, contrôle le vol pour obtenir automatiquement une position à peu près stationnaire et verticale du câble (2). Cette configuration d’utilisation de l’antenne peut être réalisée en moins de 20 minutes par une seule personne, et elle n’est pas coûteuse. Ainsi, l’antenne selon l’invention est une solution à faible coût au problème de réaliser une antenne fiable et efficace pour opérer en dessous de 30 MHz, sans le temps et l’espace nécessaires pour ériger un mât ou un pylône.
Troisième mode de réalisation.
Au titre d’un troisième mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention, donné à titre d’exemple non limitatif, nous avons représenté sur la figure 5 un schéma d’une antenne pour radiocommunication dans une bande de fréquences donnée. La bande de fréquences donnée est l’intervalle de fréquence 3,5 MHz à 3,8 MHz. L’antenne comporte : un aéronef sans pilote (1) ; un câble (2) ; et un réseau de couplage (3). Dans la figure 5, le câble (2) comporte un premier conducteur électrique (21) et un deuxième conducteur électrique (22). Le premier conducteur électrique (21) a une première extrémité (211) et une seconde extrémité (212). Le deuxième conducteur électrique (22) a une première extrémité (221) et une seconde extrémité (222). Les premières extrémités (211) (221) des 2 conducteurs électriques sont chacune couplées à une des 2 bornes d’entrée puissance de l’aéronef (141) (142).
Le réseau de couplage (3) a un “connecteur d’entrée puissance du réseau de couplage” (31) comportant 2 bornes d’entrée puissance du réseau de couplage (311) (314). Une des bornes d’entrée puissance du réseau de couplage (314) est connectée au noeud de référence (masse). Le réseau de couplage comporte 2 inductances (331) (334), chacune des dites inductances ayant une première borne et une seconde borne, la première borne de ladite chacune des dites inductances étant directement couplée à une et une seule des bornes d’entrée puissance du réseau de couplage, la seconde borne de ladite chacune des dites inductances étant directement couplée à la seconde extrémité d’un et un seul des 2 conducteurs électriques. Le réseau de couplage comporte un condensateur (335) connecté en parallèle avec une des inductances (331) pour obtenir un premier circuit résonnant parallèle présentant une très haute impédance dans la bande de fréquences donnée. Le réseau de couplage comporte aussi un condensateur (336) connecté en parallèle avec l’autre inductance (334) pour obtenir un second circuit résonnant parallèle présentant une très haute impédance dans la bande de fréquences donnée. Ainsi, le réseau de couplage comporte : un premier chemin pour un courant continu depuis une des bornes d’entrée puissance du réseau de couplage (311) jusqu’à la seconde extrémité (212) du premier conducteur électrique, à travers une des inductances (331 ) ; et un deuxième chemin pour un courant continu depuis une des bornes d’entrée puissance du réseau de couplage (314) jusqu’à la seconde extrémité (222) du deuxième conducteur électrique, à travers une des inductances (334). Chacun des dits chemins pour un courant continu présente une résistance en courant continu inférieure ou égale à 0,02 ohm, et chacun des dits chemins pour un courant continu présente, à toute fréquence dans la bande de fréquences donnée, une impédance ayant un module supérieur ou égal à 5000 ohms.
Le réseau de couplage (3) a un “accès signal” (32) comportant la borne signal (321) et une borne (322) connectée au noeud de référence (masse). Le réseau de couplage comporte aussi : un condensateur (341) ayant une première borne et une seconde borne, la première borne de ce condensateur étant directement couplée à la borne signal (321), la seconde borne de ce condensateur étant directement couplée à la seconde extrémité d’un et un seul des 2 conducteurs électriques (222) ; un condensateur (342) ayant une première borne et une seconde borne, la première borne de ce condensateur étant directement couplée à la borne signal (321), la seconde borne de ce condensateur étant directement couplée à la seconde extrémité d’un et un seul des 2 conducteurs électriques (212) ; et un condensateur (344) ayant une première borne et une seconde borne, la première borne de ce condensateur étant directement couplée à la seconde extrémité d’un et un seul des 2 conducteurs électriques (212), la seconde borne de ce condensateur étant directement couplée à la seconde extrémité d’un et un seul des 2 conducteurs électriques (222). Ainsi, le réseau de couplage comporte : un premier chemin pour un courant dans la bande de fréquences donnée depuis la borne signal (321) jusqu’à la seconde extrémité (212) du premier conducteur électrique, à travers un des dits condensateurs (342) en parallèle avec deux des dits condensateurs (341) (344) connectés en série ; et un deuxième chemin pour un courant dans la bande de fréquences donnée depuis la borne signal (321) jusqu’à la seconde extrémité (222) du deuxième conducteur électrique, à travers un des dits condensateurs (341) en parallèle avec deux des dits condensateurs (342) (344) connectés en série. Chacun des dits chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée présente, à toute fréquence dans la bande de fréquences donnée, une impédance ayant un module inférieur ou égal à 0,2 ohm, et chacun des dits chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée présente une résistance en courant continu infinie.
L’aéronef sans pilote (1) comporte : les dites bornes d’entrée puissance de l’aéronef (141) (142) ; un condensateur (124) ; deux inductances (131) (132), et tous les autres composants électriques de l’aéronef sans pilote (11).
Le spécialiste comprend que, pour utiliser l’antenne pour l’émission radio et la réception radio dans la bande de fréquences donnée, il est nécessaire que : les dits conducteurs électriques (21) (22) se comportent essentiellement comme un conducteur électrique unique pour un courant s’écoulant le long des dits conducteurs, à n’importe quelle fréquence dans la bande de fréquences donnée ; l’aéronef sans pilote ait une immunité électromagnétique suffisamment élevée à des courants s’écoulant le long des dits conducteurs et excités par un signal appliqué à l’accès signal dans la bande de fréquences donnée ; et que l’aéronef sans pilote ait une émission électromagnétique suffisamment basse dans la bande de fréquences donnée. Ledit condensateur (124) et les dites deux inductances (131) (132) de l’aéronef sans pilote forment un filtre passe-bas présentant une basse impédance au câble (2) à n’importe quelle fréquence dans la bande de fréquences donnée, qui contribue à satisfaire ces exigences. Les dits condensateurs (341) (342) ayant chacun une première borne qui est directement couplée à la borne signal (321) et une seconde borne qui est directement couplée à la seconde extrémité d’un et un seul des 2 conducteurs électriques, et ledit condensateur (344) ayant une première borne qui est directement couplée à la seconde extrémité d’un et un seul des 2 conducteurs électriques (212) et une seconde borne qui est directement couplée à la seconde extrémité d’un et un seul des 2 conducteurs électriques (222), présentent une basse impédance à n’importe quelle fréquence dans la bande de fréquences donnée, si bien qu’ils contribuent aussi à satisfaire les dites exigences.
Dans une configuration d’utilisation de l’antenne, le réseau de couplage peut être fixé à un véhicule terrestre, et utilisé lorsque le véhicule terrestre ne se déplace pas.
INDICATIONS SUR LES APPLICATIONS INDUSTRIELLES
L’antenne selon l’invention peut être rapidement déployée sur le terrain. Elle est appropriée pour des communications radio fiables et efficaces, sans le temps, le coût et l’espace nécessaires pour ériger un mât ou un pylône.
L’antenne selon l’invention est particulièrement adaptée pour créer rapidement une station à hautes performances pour l’émission radio et/ou la réception radio en ondes hectométriques et/ou en ondes décamétriques. L’antenne selon l’invention est adaptée aux communications radio d’urgences à longue distance, dans le contexte d’une catastrophe, et aux communications radio tactiques, en particulier dans les circonstances où les communications radio par satellite ne peuvent être utilisées. L’antenne selon l’invention est aussi adaptée au service d’amateur, en particulier pour les expéditions.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Antenne pour radiocommunication dans une bande de fréquences donnée, l’antenne comportant :
    un aéronef sans pilote (1), l’aéronef sans pilote comportant n “bornes d’entrée puissance de l’aéronef ’ (141) (142)(143) pour recevoir de la puissance électrique, où n est un entier supérieur ou égal à 2 ;
    n conducteurs électriques (21) (22) (23), les n conducteurs électriques étant isolés les uns des autres, chacun des n conducteurs électriques ayant une première extrémité et une seconde extrémité, la première extrémité du dit chacun des n conducteurs électriques étant couplée à une et une seule des n bornes d’entrée puissance de l’aéronef, chacune des n bornes d’entrée puissance de l’aéronef étant couplée à la première extrémité d’un et un seul des n conducteurs électriques ;
    un réseau de couplage (3), le réseau de couplage comportant n “bornes d’entrée puissance du réseau de couplage” pour recevoir de la puissance électrique en dehors de la bande de fréquences donnée, le réseau de couplage comportant n chemins pour un courant continu, chacun des dits chemins pour un courant continu existant depuis une et une seule des bornes d’entrée puissance du réseau de couplage jusqu’à la seconde extrémité d’un et un seul des n conducteurs électriques, le réseau de couplage comportant une “borne signal” pour les signaux dans la bande de fréquences donnée, le réseau de couplage comportant, pour chacun des n conducteurs électriques, un chemin pour un courant dans la bande de fréquences donnée, ledit chemin pour un courant dans la bande de fréquences donnée existant depuis la borne signal jusqu’à la seconde extrémité du dit chacun des n conducteurs électriques.
  2. 2. Antenne selon la revendication 1, dans laquelle un câble (2) comporte les dits n conducteurs électriques.
  3. 3. Antenne selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chacun des dits chemins pour un courant continu comporte une inductance, ladite inductance ayant une première borne et une seconde borne, la première borne de ladite inductance étant directement ou indirectement couplée à une des bornes d’entrée puissance du réseau de couplage, la seconde borne de ladite inductance étant directement ou indirectement couplée à la seconde extrémité d’un des n conducteurs électriques.
  4. 4. Antenne selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chacun des dits chemins pour un courant continu présente une résistance en courant continu inférieure ou égale à 10 ohms.
  5. 5. Antenne selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chacun des dits chemins pour un courant continu présente, à toute fréquence dans la bande de fréquences donnée, une impédance ayant un module supérieur ou égal à 250 ohms.
  6. 6. Antenne selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chacun des dits chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée présente, à toute fréquence dans la bande de fréquences donnée, une impédance ayant un module inférieur ou égal à 10 ohms.
  7. 7. Antenne selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chacun des dits chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée présente une résistance en courant continu supérieure ou égale à 250 ohms.
  8. 8. Antenne selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chacun des dits chemins pour un courant dans la bande de fréquences donnée présente une résistance en courant continu sensiblement infinie.
  9. 9. Antenne selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’aéronef sans pilote est télécommandé en utilisant une liaison radio, ladite liaison radio opérant en dehors de la bande de fréquences donnée.
  10. 10. Antenne selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle, une ou plusieurs tensions minimales étant définies, l’aéronef sans pilote a une fonction d’atterrissage automatique, ladite fonction d’atterrissage automatique étant déclenchée automatiquement si une tension entre deux des dites bornes d’entrée puissance de l’aéronef est inférieure à une des dites une ou plusieurs tensions minimales.
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