WO2009077529A2 - Very wide band active antenna for passive radar - Google Patents

Very wide band active antenna for passive radar Download PDF

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WO2009077529A2
WO2009077529A2 PCT/EP2008/067630 EP2008067630W WO2009077529A2 WO 2009077529 A2 WO2009077529 A2 WO 2009077529A2 EP 2008067630 W EP2008067630 W EP 2008067630W WO 2009077529 A2 WO2009077529 A2 WO 2009077529A2
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Daniel Caer
Léon DUPONT
Rémi GRENOUILLET
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Thales
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    • H01Q9/44—Resonant antennas with a plurality of divergent straight elements, e.g. V-dipole, X-antenna; with a plurality of elements having mutually inclined substantially straight portions

Definitions

  • the present invention relates to the field of passive VHF-UHF radars. It relates more particularly to the realization of high-bandwidth, omnidirectional VHF-UHF antennas and the networking of such antennas.
  • these antennas when used at resonance, have an incompatible narrow band operation of the desired wide bandwidths and the requirement of corresponding gain constancy.
  • these antennas have the disadvantage of presenting a very degraded horizontal radiation pattern, due to the couplings present between antennas.
  • the radiation patterns also change a lot in the frequency band.
  • An object of the invention is to provide a simple solution for making broadband antennas VHF-UHF, horizontal or vertical polarization, omnidirectional, and can be networked without undergoing alteration of their radiation pattern.
  • the invention relates to a dual-band antenna, operating on two wide frequency sub-bands, a high UHF sub-band and a low VHF sub-band; consisting of radiating elements forming a minimally diffracting sub-antenna operating in the high subband, and a minimally diffractive sub-antenna operating in the low subband, each element being switched on or off separately as a function of the exploited sub-band.
  • This antenna is connected to the input of a broad band low noise amplifier, placed directly at its output and having a high impedance input and an output equal to the impedance of the transmission line through which it is connected to the receiver .
  • the sub-antenna dedicated to the low sub-band further comprises low-pass filters arranged to prevent the operation of this element when the element dedicated to the high subband is in use.
  • the antenna is a dipole formed of two vertical strands, each strand being formed of a central strand and an extension strand connected to the central strand by a low pass filter tuned on the low subband.
  • the lengths of the central strand and the extension are defined so that in low band operation the antenna has two long strands of total length L B , less than half the wavelength of the signal received over the entire width of the antenna. the sub-band low, and that, in operation in high subband the antenna has two short strands of total length L H , less than half the wavelength of the signal received over the entire width of the subband high .
  • each extension strand is constituted by a set of vertical elementary strands, connected to each other by low-pass filters.
  • the length of each elementary strand is defined so that, over the entire upper subband, it is less than 0.3 ⁇ , ⁇ being the wavelength of the received signal. In this way, in operation in high sub-band, the extension strand does not re-radiate any signal.
  • the antenna comprises two superposed "big wheel" sub-antennas, a sub-antenna. antenna whose dimensions are adapted for operation in the low sub-band and a sub-antenna whose dimensions are adapted for operation in the high sub-band.
  • Each sub-antenna is coupled to the input of a low noise amplifier placed directly at the output of the sub-antenna.
  • Each amplifier is configured to operate on a frequency band corresponding to the sub-band of the considered sub-antenna and has a high impedance input and an output whose impedance is equal to the impedance of the transmission line by which it is connected to the coupler which connects these two low noise amplifiers to the receiver by a common line.
  • the sub-antenna adapted to low-band operation comprises low-pass filters, arranged so that, in high-subband operation, this sub-antenna does not re-radiate. no signal.
  • the antenna comprises two perpendicular horizontal dipoles, each formed of two horizontal strands, whose signals are combined in phase quadrature.
  • Each strand is formed of a central strand and an extension strand connected to the central strand by a low pass filter tuned to the low subband.
  • the lengths of the central strand and the extension are defined so that in low-band operation the dipole considered has two strands long of total length L B , less than half the wavelength of the signal received over the entire width of the under low band, and that, in operation in high subband the same dipole has two short strands of total length L H , less than half the wavelength of the signal received over the entire width of the high subband.
  • each extension strand is constituted by a set of horizontal elementary strands connected to each other by low-pass filters.
  • the length of each elementary strand being defined so that, over the whole of the high subband, it is less than 0.3 ⁇ , ⁇ being the wavelength the received signal. In this way, in operation in high sub-band, the extension strand does not re-radiate any signal.
  • FIG. 3 is a diagrammatic representation of a horizontally polarized "turnstile" antenna made in accordance with the invention.
  • the object of the invention is to propose a solution for producing a broadband VHF-UHF antenna, typically between 88 MHz and 860 MHz, having a gain varying little or not at all in function. of the frequency, and whose omnidirectional pattern in the horizontal plane is not altered when the antenna is used in a network.
  • a VHF-UHF antenna having such a bandwidth is a complex device that makes it difficult to obtain a constant behavior over the entire bandwidth explored.
  • the solution proposed by the invention taking into account the bandwidth requirements, consists in producing an antenna that can operate alternately in two subbands, a high subband, UHF, and a low subband. , VHF, covering as much as possible the total bandwidth desired.
  • a "dual-band" antenna consisting of two elements or "sub-antennas" operating alternately depending on whether the antenna operates in the high or low sub-band is defined.
  • a broadband amplifier or two amplifiers similar gains, which is switched depending on the subband used, each amplifier covering one of the subbands.
  • the two sub-antennas constituting the antenna according to the invention are defined and arranged so as to constitute an antenna having the characteristics of a minimum scattering antenna ("minimum scattering antenna" according to the English name). It is recalled here that a minimum diffraction antenna is an antenna for which there is a load such that no power is absorbed or reflected. For so-called “canonical” diffraction antennas this occurs when the load is an open circuit.
  • the interposer and the associated receiver interpose a low-noise, broadband amplifier having a very high input impedance and an output impedance equal to the characteristic impedance of the line which transmits the signal received by the antenna of the low noise amplifier to the receiver.
  • the low noise amplifier used here is a voltage amplifier, placed directly at the output of the antenna.
  • the antenna thus constituted is an active VHF-UHF antenna.
  • the antenna of Figure 1 is formed on the basis of a conventional dipole antenna consisting of two conductive elements, or strands, vertical 1 1.
  • the two vertical strands 1 1 constitute, in known manner, a vertically polarized antenna having an omnidirectional radiation pattern in the horizontal plane.
  • each conducting strand 1 1 having a total length L B corresponding to the length of a dipole adapted to the operation of the device in the low VHF sub-band, which extends for example from 88 MHZ to 240 MHz.
  • each conducting strand 1 1 is further constituted by two conductive segments, a central segment 12 and a lateral segment 13, interconnected by a low-pass filter whose bandwidth covers the low operating sub-band. of the antenna.
  • the length of the central segments 12 is such that they together have a length L H corresponding to the length of a dipole suitable for operation in the high sub-band, UHF, which extends for example from 470 MHz to 860 MHz.
  • This configuration of the antenna strands 1 1 in two elements 12 and 13 interconnected by a low-pass filter 14 advantageously makes it possible to produce a single antenna adapted to the two sub-bands used. Indeed with respect to a low subband operation, the low-pass filter 14 behaves as a short circuit connecting the two elements 12 and 13 which constitute each strand January 1. In this way operating in low sub-band, there is a dipole antenna of length L B adapted to the low sub-band and equivalent to the single dipole antenna shown schematically in Figure 1 -b of Figure 1. Conversely, with respect to operation in a high sub-band, the low-pass filter 14 behaves like an open circuit.
  • the lengths L H and L B are defined so as to confer on the antenna both a broadband character and the properties of a minimum diffraction antenna, properties which allow the antenna to operate in network while maintaining an omnidirectional radiation pattern.
  • a plane wave arrives on an antenna it creates currents on it. These currents produce a signal at the antenna output, a part of the received wave being re-radiated. It is this re-radiation that causes the coupling with neighboring antennas. To reduce the coupling it is therefore important to reduce the re-radiation.
  • no re-radiation occurs when the antenna is loaded on an open circuit (infinite impedance).
  • the "minimum diffraction" antenna is made by charging the output of the dipole by a high impedance (-300 ohms) and limiting its total length L B , or L H to a value less than 0.4 ⁇ throughout the frequency band considered.
  • a high impedance -300 ohms
  • L B total length
  • L H total length
  • the operation in a low sub-band which extends for example from 88 MHz to 240 MHz leads to choose a total length L B less than 500 mm.
  • operation in a high sub-band which extends for example from 470 MHz to 860 MHz leads to choose a total length L H of less than 140 mm.
  • the central frequency is 665 MHz.
  • the optimum length L H of the dipole is equal to about 225 mm.
  • the center frequency is 164 MHz.
  • the optimum length L B of the dipole is equal to about 900 mm.
  • the dipole antenna according to the invention has a total length, L H or L B, depending on the subband considered, less than the optimal length.
  • this limitation of length is compensated for by the use of a broadband amplifier 17 placed at the output of the antenna.
  • the amplifier used here is configured to have a low noise factor, as well as a high input impedance whose nature is determined to provide the desired noise factor and an output impedance of equal value to the noise.
  • 'impedance characteristic of the line 18 which connects it to the receiver circuit 19 associated with the antenna according to the invention, a 50 Ohm line for example.
  • the dipole antenna according to the invention thus described constitutes, theoretically, because of the limited length of its strands, and the combination of a low-noise, broadband amplifier and having the impedance characteristics described above, a minimal diffraction antenna.
  • the lateral segments 13 which are disconnected from the antenna circuit because of the low-pass filters 14 may, in certain cases of arrangement of the low and high subbands. , have lengths sufficient for currents to be created on their surface. They then start to radiate and can couple to neighboring antennas and degrade the diagram of the latter. Therefore, in a preferred embodiment, illustrated in Figure 1, the lateral segments 13 are themselves constituted by conductive elements 15 interconnected by low-pass filters 16, the length of each element being defined so that it does not re-radiate any wave operating in high subband.
  • the low-pass filters 16 are of the same nature and have the same bandwidth characteristics as the filters 14 connecting the central segment 12 of each strand to the corresponding lateral segment 13.
  • the length of the elements 15 is less than 0.3 ⁇ , ⁇ being the wavelength of a signal whose frequency is in the high subband.
  • the number of elements 15 and low pass filters is here a function of the value of the upper frequency of the high subband used.
  • each element 15 is less than 105 mm, so that each lateral segment 13 having a length of about 305 mm, it is thus divided into two or three elements according to the electrical length represented by the low-pass filters 16 added.
  • FIG. 2 presents a second example of implementation of the antenna principle according to the invention.
  • the antenna described here is a horizontally polarized, minimal diffraction broadband antenna having an omnidirectional radiation pattern in the horizontal plane.
  • the antenna illustrated in FIG. 2 is an antenna designed to operate in two distinct frequency bands, one high and one low.
  • it comprises two sub-antennas 21 and 22, mounted on an axial vertical support 25 and configured to provide optimum operation respectively in the low subband and the high subband.
  • These sub-antennas 21 and 22 are separate "big wheel" type antennas having by construction a horizontal polarization axis.
  • the dimensions of the elements in arcs of circles 27 or 28 constituting each sub-antenna 21 or 22 are defined so as to achieve the best compromise to constitute a global antenna having a constant gain in each subband and the advantageous properties of a minimal diffraction antenna.
  • Each sub-antenna 21 or 22 is furthermore associated with a low-noise, wide-band 23 or 24 amplifier placed immediately at the output of the sub-antenna in question.
  • the amplifiers 23 and 24 have high input impedances and output impedances substantially equal to the impedance of the coaxial line which connect them to the receiver.
  • a coupling device, not shown in the figure makes it possible to connect the output of each amplifier to the input of the receiver. This gives a global antenna consisting of two antennas whose structures are completely independent here.
  • the elements 28 are, in a manner analogous to that described for the example of the FIG. 1, divided into elementary segments whose length is determined so that an elementary segment does not re-radiate any signal when the antenna operates in a high sub-band.
  • the elementary segments constituting the same element 28 are electrically connected to each other via low-pass filters 26.
  • the high frequency antenna 22 whose dimensions are adapted to the high subband is operational and captures the signals.
  • the frequency of the wave received by the antenna according to the invention is in the low sub-band
  • the elementary segments constituting the elements 28 of the low frequency sub-antenna 21 are connected to each other by the intermediate of the current transmitted by the filters 26 so that this sub-antenna is put into operation.
  • the high frequency antenna 22 is then out of service because of its size.
  • FIG. 3 presents a third example of implementation of the antenna principle according to the invention.
  • the antenna described here is also a horizontally polarized, minimal diffraction broadband antenna having an omnidirectional radiation pattern in the horizontal plane. As in the previous examples, it is designed to operate in two distinct frequency bands, a high subband and a low subband.
  • turnstile antenna type, it comprises two sub-antennas constituted by two horizontal dipoles 31 and 32, arranged in a horizontal plane perpendicular to each other and arranged to be in phase quadrature so that the radiation of the assembly thus constituted is omnidirectional in the horizontal plane.
  • the outputs of the two dipoles are connected by means of a coupling device to an amplifier 33 low noise and wide bandwidth.
  • this amplifier 33 has a high input impedance and an output impedance substantially equal to the impedance of the coaxial line that connects it to the receiver.
  • Each dipole has a structure similar to that of the dipole according to the invention shown in FIG. 1, with central segments whose length is defined so as to obtain a high frequency antenna capable of operating in the high subband and lateral segments.
  • 37 formed of conductive elements 36, connected by low-pass filters 38, whose length is determined so that it does re-radiate any signal when the antenna operates in high subband.
  • the conductive elements 36 constituting a strand of a dipole are electrically connected to one another and to the corresponding central element 35 via low-pass filters 34.
  • the antenna according to the invention behaves as an antenna having only two dipoles formed central elements 35, or as an antenna having two dipoles formed central elements 35 and side 37.

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Abstract

The present invention relates to the field of passive VHF-UHF radars. It relates more particularly to the construction of omnidirectional VHF-UHF antennas, with wide passband, that can operate in an array without adversely affecting their radiation patterns. The invention consists of a dual-band antenna structure operating on two sub-bands of wide frequencies, and consisting of radiating elements forming a sub-antenna with minimum diffraction operating in the high sub-band, UHF, and a sub-antenna with minimum diffraction operating in the low sub-band, VHF, each element being brought into service or taken out of service separately as a function of the sub-band utilized. The output of the antenna is linked to the input of an amplifier with low wide band noise, placed as close as possible and exhibiting a high-impedance input and an output equal to the impedance of the transmission line through which it is linked to the receiver, the sub-antenna dedicated to the low sub-band comprising low-pass filters arranged so as to prevent the operation of this element when the element dedicated to the high sub-band is in service.

Description

ANTENNE ACTIVE TRES LARGE BANDE POUR RADAR PASSIF VERY WIDE BAND ACTIVE ANTENNA FOR PASSIVE RADAR
La présente invention concerne le domaine des radars passifs VHF- UHF. Elle concerne plus particulièrement la réalisation d'antennes VHF-UHF omnidirectionnelles, à large bande passante, ainsi que la mise en réseau de telles antennes.The present invention relates to the field of passive VHF-UHF radars. It relates more particularly to the realization of high-bandwidth, omnidirectional VHF-UHF antennas and the networking of such antennas.
Dans le domaine du développement de radars passifs UHF, un axe important de recherche consiste à trouver des moyens pour réaliser, soit en polarisation verticale, soit en polarisation horizontale, une antenne fonctionnant en réception dans une large bande de fréquence, typiquement entre 88 MHz et 860 MHz. Cette antenne doit, idéalement, avoir un diagramme de rayonnement omnidirectionnel dans le plan horizontal et doit conserver cette propriété lorsque, mise en réseau, elle se trouve située au voisinage d'autres antennes. En outre Son gain doit être du même ordre dans toute la bande de fréquences. II est connu que lorsque l'on souhaite disposer d'une antenne VHF ouIn the field of passive UHF radar development, an important area of research is to find ways to achieve, either in vertical polarization or in horizontal polarization, an antenna operating in reception in a wide frequency band, typically between 88 MHz and 860 MHz. This antenna should ideally have an omnidirectional radiation pattern in the horizontal plane and must retain this property when, networked, it is located in the vicinity of other antennas. In addition, its gain must be of the same order throughout the frequency band. It is known that when it is desired to have a VHF antenna or
UHF à polarisation verticale présentant un diagramme omnidirectionnel, on peut utiliser un dipôle vertical. De même, II est connu que lorsque l'on souhaite disposer d'une antenne VHF ou UHF à polarisation horizontale présentant un diagramme omnidirectionnel, on peut utiliser une antenne de type "big wheel" ou de type "tourniquet". Ces deux types d'antennes présentent l'avantage de conduire à des réalisations simplesUHF with vertical polarization having an omnidirectional diagram, it is possible to use a vertical dipole. Similarly, it is known that when it is desired to have a horizontally polarized VHF or UHF antenna having an omnidirectional diagram, it is possible to use a "big wheel" or "turnstile" type antenna. These two types of antennas have the advantage of leading to simple realizations
Cependant, utilisées à la résonance, ces antennes ont un fonctionnement à bande étroite incompatible des larges bandes passantes souhaitées et de l'exigence de constance de gain correspondante. De plus lors de la mise en réseau, ces antennes ont pour inconvénient de présenter un diagramme de rayonnement horizontal très dégradé, ceci en raison des couplages présents entre antennes. En outre les diagrammes de rayonnement évoluent aussi beaucoup dans la bande de fréquence.However, when used at resonance, these antennas have an incompatible narrow band operation of the desired wide bandwidths and the requirement of corresponding gain constancy. Moreover, during networking, these antennas have the disadvantage of presenting a very degraded horizontal radiation pattern, due to the couplings present between antennas. In addition, the radiation patterns also change a lot in the frequency band.
Un but de l'invention est de proposer une solution simple permettant de réaliser des antennes VHF-UHF large bande, à polarisation horizontale ou verticale, omnidirectionnelles, et pouvant être mise en réseau sans subir d'altération de leur diagramme de rayonnement. A cet effet l'invention a pour objet une antenne bi-bande, fonctionnant sur deux sous-bandes de fréquences, larges, une sous-bande haute UHF et une sous-bande basse VHF; constituée d'éléments rayonnants formant une sous-antenne à diffraction minimale fonctionnant dans la sous-bande haute, et une sous-antenne à diffraction minimale fonctionnant dans la sous-bande basse, chaque élément étant mis en service ou hors service séparément en fonction de la sous-bande exploitée. Cette antenne est reliée à l'entrée d'un amplificateur à faible bruit large bande, placé directement à sa sortie et présentant une entrée à haute impédance et une sortie égale à l'impédance de la ligne de transmission par laquelle il est relié au récepteur. La sous- antenne dédiée à la sous-bande basse comporte en outre des filtres passe bas agencés pour empêcher le fonctionnement de cet élément lorsque l'élément dédié à la sous-bande haute est en service.An object of the invention is to provide a simple solution for making broadband antennas VHF-UHF, horizontal or vertical polarization, omnidirectional, and can be networked without undergoing alteration of their radiation pattern. For this purpose the invention relates to a dual-band antenna, operating on two wide frequency sub-bands, a high UHF sub-band and a low VHF sub-band; consisting of radiating elements forming a minimally diffracting sub-antenna operating in the high subband, and a minimally diffractive sub-antenna operating in the low subband, each element being switched on or off separately as a function of the exploited sub-band. This antenna is connected to the input of a broad band low noise amplifier, placed directly at its output and having a high impedance input and an output equal to the impedance of the transmission line through which it is connected to the receiver . The sub-antenna dedicated to the low sub-band further comprises low-pass filters arranged to prevent the operation of this element when the element dedicated to the high subband is in use.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'antenne est un dipôle formé de deux brins verticaux, chaque brin étant formé d'un brin centra et d'un brin de prolongement relié au brin central par un filtre passe bas accordé sur la sous-bande basse. Les longueurs du brin central et du prolongement sont définies de façon à ce qu'en fonctionnement en bande basse l'antenne présente deux brins longs de longueur totale LB, inférieure à la demi longueur d'onde du signal reçu sur toute la largeur de la sous-bande basse, et que, en fonctionnement en sous-bande haute l'antenne présente deux brins courts de longueur totale LH, inférieure à la demi longueur d'onde du signal reçu sur toute la largeur de la sous-bande haute.According to a particular embodiment of the invention, the antenna is a dipole formed of two vertical strands, each strand being formed of a central strand and an extension strand connected to the central strand by a low pass filter tuned on the low subband. The lengths of the central strand and the extension are defined so that in low band operation the antenna has two long strands of total length L B , less than half the wavelength of the signal received over the entire width of the antenna. the sub-band low, and that, in operation in high subband the antenna has two short strands of total length L H , less than half the wavelength of the signal received over the entire width of the subband high .
Selon une variante préférée de ce mode de réalisation, chaque brin de prolongement est constitué par un ensemble de brins élémentaires verticaux, reliés les uns aux autres par des filtres passe bas. La longueur de chaque brin élémentaire est définie de façon à ce que, sur la totalité de la sous- bande haute, celle-ci soit inférieure à 0,3λ, λ étant la longueur d'onde du signal reçu. De la sorte, en fonctionnement en sous-bande haute, le brin de prolongement ne re-rayonne aucun signal.According to a preferred variant of this embodiment, each extension strand is constituted by a set of vertical elementary strands, connected to each other by low-pass filters. The length of each elementary strand is defined so that, over the entire upper subband, it is less than 0.3λ, λ being the wavelength of the received signal. In this way, in operation in high sub-band, the extension strand does not re-radiate any signal.
Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, l'antenne comporte deux sous-antennes de type "big wheel" superposées, une sous- antenne dont les dimensions sont adaptées pour un fonctionnement dans la sous-bande basse et une sous-antenne dont les dimensions sont adaptées pour un fonctionnement dans la sous-bande haute. Chaque sous-antenne est couplée à l'entrée d'un amplificateur à faible bruit placé directement à la sortie de la sous-antenne. Chaque amplificateur est configuré pour fonctionner sur une bande de fréquence correspondant à la sous-bande de la sous-antenne considérée et présente une entrée à haute impédance et une sortie dont l'impédance est égale à l'impédance de la ligne de transmission par laquelle il est relié au coupleur qui relie ces deux amplificateurs à faible bruit au récepteur par une ligne commune.According to another particular embodiment of the invention, the antenna comprises two superposed "big wheel" sub-antennas, a sub-antenna. antenna whose dimensions are adapted for operation in the low sub-band and a sub-antenna whose dimensions are adapted for operation in the high sub-band. Each sub-antenna is coupled to the input of a low noise amplifier placed directly at the output of the sub-antenna. Each amplifier is configured to operate on a frequency band corresponding to the sub-band of the considered sub-antenna and has a high impedance input and an output whose impedance is equal to the impedance of the transmission line by which it is connected to the coupler which connects these two low noise amplifiers to the receiver by a common line.
Selon une variante préférée de ce mode de réalisation, la sous- antenne adaptée au fonctionnement en sous-bande basse comporte des filtres passe-bas, agencés de sorte qu'en fonctionnement en sous-bande haute, cette sous-antenne ne re-rayonne aucun signal.According to a preferred variant of this embodiment, the sub-antenna adapted to low-band operation comprises low-pass filters, arranged so that, in high-subband operation, this sub-antenna does not re-radiate. no signal.
Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, l'antenne comporte deux dipôles horizontaux perpendiculaires, formés chacun de deux brins horizontaux, dont les signaux sont combinés en quadrature de phase. Chaque brin est formé d'un brin central et d'un brin de prolongement relié au brin central par un filtre passe bas accordé sur la sous bande basse. Les longueurs du brin central et du prolongement sont définies de façon à ce qu'en fonctionnement bande basse le dipôle considéré présente deux brins long de longueur totale LB, inférieure à la demi longueur d'onde du signal reçu sur toute la largeur de la sous bande basse, et que, en fonctionnement en sous-bande haute ce même dipôle présente deux brins courts de longueur totale LH, inférieure à la demi longueur d'onde du signal reçu sur toute la largeur de la sous-bande haute.According to another particular embodiment of the invention, the antenna comprises two perpendicular horizontal dipoles, each formed of two horizontal strands, whose signals are combined in phase quadrature. Each strand is formed of a central strand and an extension strand connected to the central strand by a low pass filter tuned to the low subband. The lengths of the central strand and the extension are defined so that in low-band operation the dipole considered has two strands long of total length L B , less than half the wavelength of the signal received over the entire width of the under low band, and that, in operation in high subband the same dipole has two short strands of total length L H , less than half the wavelength of the signal received over the entire width of the high subband.
Selon une variante préférée de ce mode de réalisation, chaque brin de prolongement est constitué par un ensemble de brins élémentaires horizontaux, reliés les uns aux autres par des filtres passe bas. La longueur de chaque brin élémentaire étant définie de façon à ce que, sur la totalité de la sous-bande haute, celle-ci soit inférieure à 0,3λ, λ étant la longueur d'onde du signal reçu. De la sorte, en fonctionnement en sous-bande haute, le brin de prolongement ne re-rayonne aucun signal.According to a preferred variant of this embodiment, each extension strand is constituted by a set of horizontal elementary strands connected to each other by low-pass filters. The length of each elementary strand being defined so that, over the whole of the high subband, it is less than 0.3λ, λ being the wavelength the received signal. In this way, in operation in high sub-band, the extension strand does not re-radiate any signal.
Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux appréciés grâce à la description qui suit, description qui expose l'invention au travers de modes de réalisation particuliers pris comme exemples non limitatifs et qui s'appuie sur les figures annexées, figures qui représentent:The characteristics and advantages of the invention will be better appreciated thanks to the description which follows, a description which sets forth the invention through particular embodiments taken as non-limiting examples and which is based on the appended figures, figures which represent:
- la figure 1 , la représentation schématique d'une antenne à dipôle, à polarisation verticale, réalisée conformément à l'invention;- Figure 1, the schematic representation of a dipole antenna, vertical polarization, made according to the invention;
- la figure 2, la représentation schématique d'une antenne de type "big wheel", à polarisation horizontale, réalisée conformément à l'invention;- Figure 2, the schematic representation of a "big wheel" type antenna, horizontally polarized, made according to the invention;
- la figure 3, la représentation schématique d'une antenne de type "tourniquet", à polarisation horizontale, réalisée conformément à l'invention;FIG. 3 is a diagrammatic representation of a horizontally polarized "turnstile" antenna made in accordance with the invention;
Comme il a été dit dans ce qui précède, le but de l'invention est de proposer une solution pour réaliser une antenne VHF-UHF large bande, typiquement entre 88 MHz et 860 MHz, présentant un gain variant peu ou pas du tout en fonction de la fréquence, et dont le diagramme omnidirectionnel dans le plan horizontal n'est pas altéré lorsque l'antenne est utilisée en réseau.As has been said in the foregoing, the object of the invention is to propose a solution for producing a broadband VHF-UHF antenna, typically between 88 MHz and 860 MHz, having a gain varying little or not at all in function. of the frequency, and whose omnidirectional pattern in the horizontal plane is not altered when the antenna is used in a network.
Une antenne VHF-UHF présentant une telle bande passante est un dispositif complexe qui permet difficilement d'obtenir un comportement constant sur toute la largeur de bande explorée. C'est pourquoi la solution proposée par l'invention, compte tenu des exigences de bande passante, consiste à réaliser une antenne pouvant fonctionner de manière alternative dans deux sous-bandes, une sous-bande haute, UHF, et une sous-bande basse, VHF, couvrant le plus complètement possible la bande passante totale souhaitée. On définit pour cela une antenne "bi-bande" composée de deux éléments ou "sous-antennes" fonctionnant alternativement suivant que l'antenne fonctionne dans la sous-bande haute ou dans la sous-bande basse. A cette antenne on associe un amplificateur large bande ou encore deux amplificateurs, de gains semblables, que l'on commute en fonction de la sous-bande utilisée, chaque amplificateur couvrant une des sous-bandes. Compte tenu des exigences sur le maintien du caractère omnidirectionnel du diagramme de rayonnement de l'antenne même dans le cas d'un fonctionnement en réseau, les deux sous-antennes constituant l'antenne selon l'invention sont définies et agencées de façon à constituer une antenne présentant les caractéristiques d'une antenne à diffraction minimale ("minimum scattering antenna" selon la dénomination anglo- saxonne). On rappelle ici qu'une antenne à diffraction minimale est une antenne pour laquelle il existe une charge telle qu'aucune puissance n'est absorbée ni réfléchie. Pour les antennes à diffraction minimale dites "canoniques" ceci se produit lorsque la charge est un circuit ouvert. Dans le cadre de l'invention on interpose donc entre l'antenne proprement dite et le récepteur associé, un amplificateur à faible bruit et à large bande ayant une impédance d'entrée très élevée et une impédance de sortie égale à l'impédance caractéristique de la ligne qui transmet le signal reçu par l'antenne de l'amplificateur faible bruit au récepteur. Selon l'invention, l'amplificateur à faible bruit utilisé ici est un amplificateur en tension, placé directement en sortie de l'antenne. L'antenne ainsi constituée est donc une antenne VHF-UHF active.A VHF-UHF antenna having such a bandwidth is a complex device that makes it difficult to obtain a constant behavior over the entire bandwidth explored. This is why the solution proposed by the invention, taking into account the bandwidth requirements, consists in producing an antenna that can operate alternately in two subbands, a high subband, UHF, and a low subband. , VHF, covering as much as possible the total bandwidth desired. For this purpose, a "dual-band" antenna consisting of two elements or "sub-antennas" operating alternately depending on whether the antenna operates in the high or low sub-band is defined. To this antenna is associated a broadband amplifier or two amplifiers, similar gains, which is switched depending on the subband used, each amplifier covering one of the subbands. In view of the requirements for maintaining the omnidirectional character of the antenna radiation pattern even in the case of network operation, the two sub-antennas constituting the antenna according to the invention are defined and arranged so as to constitute an antenna having the characteristics of a minimum scattering antenna ("minimum scattering antenna" according to the English name). It is recalled here that a minimum diffraction antenna is an antenna for which there is a load such that no power is absorbed or reflected. For so-called "canonical" diffraction antennas this occurs when the load is an open circuit. In the context of the invention, therefore, the interposer and the associated receiver interpose a low-noise, broadband amplifier having a very high input impedance and an output impedance equal to the characteristic impedance of the line which transmits the signal received by the antenna of the low noise amplifier to the receiver. According to the invention, the low noise amplifier used here is a voltage amplifier, placed directly at the output of the antenna. The antenna thus constituted is an active VHF-UHF antenna.
On s'intéresse dans un premier temps à un premier exemple de réalisation de l'antenne selon l'invention, exemple illustré par la figure 1 .First of all, we are interested in a first embodiment of the antenna according to the invention, as shown in FIG.
L'antenne de la figure 1 est constituée sur la base d'une antenne dipôle classique constituée de deux éléments conducteurs, ou brins, verticaux 1 1 . Agencés ainsi les deux brins verticaux 1 1 constituent, de manière connue, une antenne à polarisation verticale présentant un diagramme de rayonnement omnidirectionnel dans le plan horizontal.The antenna of Figure 1 is formed on the basis of a conventional dipole antenna consisting of two conductive elements, or strands, vertical 1 1. Thus arranged the two vertical strands 1 1 constitute, in known manner, a vertically polarized antenna having an omnidirectional radiation pattern in the horizontal plane.
Les brins 1 1 présentant une longueur totale LB correspondant à la longueur d'un dipôle adapté au fonctionnement du dispositif dans la sous- bande basse, VHF, qui s'étend par exemple de 88 MHZ à 240 MHz. Selon l'invention, chaque brin conducteur 1 1 est en outre constitué de deux segments conducteurs, un segment central 12 et un segment latéral 13, reliés entre eux par un filtre-passe bas dont la bande passante recouvre la sous-bande basse de fonctionnement de l'antenne. La longueur des segments centraux 12 est telle qu'ils présentent à eux deux, une longueur LH correspondant à la longueur d'un dipôle adapté à un fonctionnement dans la sous-bande haute, UHF, qui s'étend par exemple de 470 MHZ à 860 MHz.The strands 1 1 having a total length L B corresponding to the length of a dipole adapted to the operation of the device in the low VHF sub-band, which extends for example from 88 MHZ to 240 MHz. According to the invention, each conducting strand 1 1 is further constituted by two conductive segments, a central segment 12 and a lateral segment 13, interconnected by a low-pass filter whose bandwidth covers the low operating sub-band. of the antenna. The length of the central segments 12 is such that they together have a length L H corresponding to the length of a dipole suitable for operation in the high sub-band, UHF, which extends for example from 470 MHz to 860 MHz.
Cette configuration des brins d'antenne 1 1 en deux éléments 12 et 13 reliés entre eux par un filtre passe-bas 14 permet avantageusement de réaliser une antenne unique, adaptée aux deux sous-bandes utilisées. En effet vis à vis d'un fonctionnement en sous-bande basse, le filtre passe-bas 14 se comporte comme un court-circuit reliant les deux éléments 12 et 13 qui constituent chaque brin 1 1 . De la sorte en fonctionnement en sous-bande basse, on dispose d'une antenne dipôle de longueur LB adaptée à la sous- bande basse et équivalente à l'antenne dipôle simple schématisée par l'illustration 1 -b de la figure 1 . Inversement, vis à vis d'un fonctionnement en sous-bande haute, le filtre passe-bas 14 se comporte comme un circuit ouvert. Par suite les éléments 13 constituant chacun des brins de l'antenne se trouvent déconnectés, de sorte qu'en fonctionnement en sous-bande haute, on dispose d'une antenne dipôle de longueur LH adaptée à la sous- bande haute et équivalente à l'antenne dipôle simple schématisée par l'illustration 1 -a de la figure 1 . On réalise ainsi avantageusement deux antennes avec un seul dispositif.This configuration of the antenna strands 1 1 in two elements 12 and 13 interconnected by a low-pass filter 14 advantageously makes it possible to produce a single antenna adapted to the two sub-bands used. Indeed with respect to a low subband operation, the low-pass filter 14 behaves as a short circuit connecting the two elements 12 and 13 which constitute each strand January 1. In this way operating in low sub-band, there is a dipole antenna of length L B adapted to the low sub-band and equivalent to the single dipole antenna shown schematically in Figure 1 -b of Figure 1. Conversely, with respect to operation in a high sub-band, the low-pass filter 14 behaves like an open circuit. As a result, the elements 13 constituting each of the antenna strands are disconnected, so that in high-subband operation, a dipole antenna of length L H adapted to the high subband and equivalent to the simple dipole antenna shown schematically in Figure 1 -a of Figure 1. Advantageously, two antennas are produced with a single device.
Selon l'invention, les longueurs LH et LB sont définies de façon à conférer à l'antenne à la fois un caractère large bande et les propriétés d'une antenne à diffraction minimale, propriétés qui permettent à l'antenne de fonctionner en réseau en conservant un diagramme de rayonnement omnidirectionnel . Or pour conserver, en réseau un diagramme omnidirectionnel il faut supprimer l'effet des couplages entre antennes. On rappelle ici que lorsqu'une onde plane arrive sur une antenne elle crée sur celle-ci des courants. Ces courants produisent un signal en sortie d'antenne, une partie de l'onde reçue étant re-rayonnée. C'est ce re-rayonnement qui entraîne le couplage avec les antennes voisines. Pour diminuer le couplage il importe donc de réduire le re-rayonnement. Pour une antenne à "diffraction minimale" en particulier, aucun re-rayonnement n'a lieu lorsque l'antenne est chargée sur un circuit ouvert (impédance infinie).According to the invention, the lengths L H and L B are defined so as to confer on the antenna both a broadband character and the properties of a minimum diffraction antenna, properties which allow the antenna to operate in network while maintaining an omnidirectional radiation pattern. However, to maintain an omnidirectional diagram in the network, it is necessary to suppress the effect of the coupling between antennas. We recall here that when a plane wave arrives on an antenna it creates currents on it. These currents produce a signal at the antenna output, a part of the received wave being re-radiated. It is this re-radiation that causes the coupling with neighboring antennas. To reduce the coupling it is therefore important to reduce the re-radiation. For a "minimum diffraction" antenna in particular, no re-radiation occurs when the antenna is loaded on an open circuit (infinite impedance).
Dans l'exemple de réalisation de l'antenne selon l'invention illustré par la figure 1 , l'antenne à "diffraction minimale" est réalisée en chargeant la sortie du dipôle par une impédance élevée (-300 ohms) et en limitant sa longueur totale LB, ou LH à une valeur inférieure à 0,4 λ dans toute la bande de fréquence considérée. Ainsi, pour une antenne selon l'invention le fonctionnement dans une sous-bande basse qui s'étend par exemple de 88 MHz à 240 MHz conduit à choisir une longueur totale LB inférieure à 500 mm. De même, le fonctionnement dans une sous-bande haute qui s'étend par exemple de 470 MHZ à 860 MHz conduit à choisir une longueur totale LH inférieure à 140 mm.In the exemplary embodiment of the antenna according to the invention illustrated in FIG. 1, the "minimum diffraction" antenna is made by charging the output of the dipole by a high impedance (-300 ohms) and limiting its total length L B , or L H to a value less than 0.4 λ throughout the frequency band considered. Thus, for an antenna according to the invention the operation in a low sub-band which extends for example from 88 MHz to 240 MHz leads to choose a total length L B less than 500 mm. Similarly, operation in a high sub-band which extends for example from 470 MHz to 860 MHz leads to choose a total length L H of less than 140 mm.
Cette contrainte conduit à réaliser un dipôle de longueur réduite par rapport à la demi longueur d'onde λ/2 du signal reçu. Or, de manière connue, le fonctionnement d'un dipôle rayonnant est optimal, lorsque la longueur des brins est proche du quart de la longueur d'onde. De même, il est connu qu'utilisées à la résonance, ces antennes présente un fonctionnement à bande étroite incompatible des larges bandes souhaitées et de l'exigence de gain équivalent. On sait, en outre, également qu'en acceptant une certaine dégradation des performances, on peut s'écarter légèrement de la résonance pour faire fonctionner l'antenne sur une largeur de bande donnée. C'est notamment le cas si on choisit des longueurs de brins LH/2 et LB/2 optimales, sensiblement égales au quart de la longueur d'onde au centre de la bande de fréquences de la sous-bande considérée.This constraint leads to the realization of a dipole of reduced length with respect to the half wavelength λ / 2 of the received signal. However, in known manner, the operation of a radiating dipole is optimal, when the length of the strands is close to a quarter of the wavelength. Likewise, it is known that when used at resonance, these antennas exhibit an incompatible narrowband operation of the desired broadband and the equivalent gain requirement. It is also known that, by accepting a certain degradation in performance, it is possible to deviate slightly from the resonance in order to operate the antenna over a given bandwidth. This is particularly the case if one chooses lengths of strands L H / 2 and L B / 2 optimal, substantially equal to one quarter of the wavelength in the center of the frequency band of the subband considered.
Ainsi, sur une sous-bande haute s'étendant par exemple de 470 MHZ à 860 MHz, la fréquence centrale vaut 665 MHz. A cette fréquence la longueur LH optimale du dipôle est égale à environ 225 mm.Thus, on a high sub-band extending for example from 470 MHZ to 860 MHz, the central frequency is 665 MHz. At this frequency the optimum length L H of the dipole is equal to about 225 mm.
De même sur une sous-bande basse s'étendant par exemple de 88 MHz à 240 MHz la fréquence centrale vaut 164 MHz. A cette fréquence la longueur LB optimale du dipôle est égale à environ 900 mm.Similarly on a low sub-band extending for example from 88 MHz to 240 MHz the center frequency is 164 MHz. At this frequency, the optimum length L B of the dipole is equal to about 900 mm.
On constate donc que pour satisfaire l'exigence de maintien, dans un fonctionnement en réseau de son caractère omnidirectionnel, l'antenne dipôle selon l'invention, présente une longueur totale, LH ou LB selon la sous- bande considérée, inférieure à la longueur optimale. Selon l'invention, cette limitation de longueur est compensée par l'utilisation d'un amplificateur large bande 17 placé en sortie de l'antenne. L'amplificateur utilisé ici est configuré de façon à présenter un facteur de bruit faible, ainsi qu'une impédance d'entrée élevée dont la nature est déterminée de façon à assurer le facteur de bruit désiré et une impédance de sortie de valeur égale à l'impédance caractéristique de la ligne 18 qui le relie au circuit récepteur 19 associé à l'antenne selon l'invention, une ligne 50 Ohms par exemple.It can thus be seen that, in order to satisfy the maintenance requirement, in a network operation of its omnidirectional nature, the dipole antenna according to the invention has a total length, L H or L B, depending on the subband considered, less than the optimal length. According to the invention, this limitation of length is compensated for by the use of a broadband amplifier 17 placed at the output of the antenna. The amplifier used here is configured to have a low noise factor, as well as a high input impedance whose nature is determined to provide the desired noise factor and an output impedance of equal value to the noise. 'impedance characteristic of the line 18 which connects it to the receiver circuit 19 associated with the antenna according to the invention, a 50 Ohm line for example.
L'antenne dipôle selon l'invention ainsi décrite constitue bien théoriquement, de par la longueur limitée de ses brins, et l'association d'un amplificateur à faible bruit, à large bande, et présentant les caractéristiques d'impédance décrite précédemment, une antenne à diffraction minimale.The dipole antenna according to the invention thus described constitutes, theoretically, because of the limited length of its strands, and the combination of a low-noise, broadband amplifier and having the impedance characteristics described above, a minimal diffraction antenna.
Cependant en pratique ce résultat n'est complètement obtenu que dans le cas d'un fonctionnement en sous-bande basse. En effet, dans un fonctionnement en sous-bande haute, les segments latéraux 13 qui se trouvent déconnectés du circuit de l'antenne du fait des filtres passe-bas 14, peuvent, dans certains cas d'agencement des sous-bandes basse et haute, présenter des longueurs suffisantes pour que des courants soient créés à leur surface. Ils se mettent alors à rayonner et peuvent se coupler aux antennes voisines et dégrader le diagramme de ces dernières. C'est pourquoi, dans une forme de réalisation préférée, illustrée par la figure 1 , les segments latéraux 13 sont eux-mêmes constitués par des éléments conducteurs 15 reliés entre eux par des filtres passe-bas 16, la longueur de chaque élément étant définie de façon à ce que celui-ci ne re-rayonne aucune onde en fonctionnement en sous-bande haute. Les filtres passe-bas 16 sont de même nature et présentent les même caractéristique de bande passante que les filtres 14 reliant le segment central 12 de chaque brin à au segment latéral 13 correspondant. Selon l'invention, la longueur des éléments 15 est inférieure à 0,3λ, λ étant la longueur d'onde d'un signal dont la fréquence se situe dans la sous-bande haute. Le nombre d'éléments 15 et de filtres passe-bas est donc ici fonction de la valeur de la fréquence supérieure de la sous-bande haute utilisée.However, in practice this result is completely obtained only in the case of a low subband operation. Indeed, in a high sub-band operation, the lateral segments 13 which are disconnected from the antenna circuit because of the low-pass filters 14 may, in certain cases of arrangement of the low and high subbands. , have lengths sufficient for currents to be created on their surface. They then start to radiate and can couple to neighboring antennas and degrade the diagram of the latter. Therefore, in a preferred embodiment, illustrated in Figure 1, the lateral segments 13 are themselves constituted by conductive elements 15 interconnected by low-pass filters 16, the length of each element being defined so that it does not re-radiate any wave operating in high subband. The low-pass filters 16 are of the same nature and have the same bandwidth characteristics as the filters 14 connecting the central segment 12 of each strand to the corresponding lateral segment 13. According to the invention, the length of the elements 15 is less than 0.3λ, λ being the wavelength of a signal whose frequency is in the high subband. The number of elements 15 and low pass filters is here a function of the value of the upper frequency of the high subband used.
Ainsi, si la sous-bande haute considérée s'étend de 470 MHZ à 860 MHz, la longueur de chaque élément 15 est inférieure à 105 mm, de sorte que, chaque segment latéral 13 ayant une longueur d'environ 305 mm, il est ainsi fractionné en deux ou trois éléments selon la longueur électrique représentée par les filtres Passe-bas 16 ajoutés.Thus, if the high subband considered extends from 470 MHZ to 860 MHz, the length of each element 15 is less than 105 mm, so that each lateral segment 13 having a length of about 305 mm, it is thus divided into two or three elements according to the electrical length represented by the low-pass filters 16 added.
On réalise ainsi des segments latéraux présentant la propriété avantageuse de ne pas re-rayonner de signal, ou du moins de re-rayonner un signal faible, lors du fonctionnement de l'antenne en sous-bande haute, quelle que soit cette sous-bande. Les courbes pointillées 1 11 , 1 12 et 1 13 de la figure 1 illustre de manière graphique le résultat obtenu. La courbe 1 12 représente de manière imagée l'intensité du courant re-rayonné par les segments centraux lors d'un fonctionnement en sous-bande haute, tandis que les courbes 1 13 et 1 11 représentent respectivement l'intensité du courant re-rayonné par les segments latéraux lorsque ceux-ci ne sont pas subdivisés en éléments 15 et lorsqu'ils sont subdivisés. On constate ainsi que la subdivision des segments latéraux se traduit avantageusement par une baisse de l'intensité re-rayonnée qui devient identiquement faible pour chaque élément conducteur constituant les brins 1 1 du dipôle.Side segments are thus produced which have the advantageous property of not re-radiating the signal, or at least of re-radiating a weak signal, during the operation of the antenna in the high sub-band, whatever this sub-band . The dotted curves 1 11, 1 12 and 1 13 of Figure 1 graphically illustrates the result obtained. The curve 1 12 represents in an imaged manner the intensity of the current re-radiated by the central segments during a high sub-band operation, while the curves 13 and 11 represent respectively the intensity of the re-radiated current. by the lateral segments when they are not subdivided into elements 15 and when they are subdivided. It is thus found that the subdivision of the lateral segments advantageously results in a decrease in the re-radiated intensity which becomes identically low for each conductive element constituting the strands 1 1 of the dipole.
On s'intéresse ensuite à la figure 2 qui présente un deuxième exemple de mise en œuvre du principe d'antenne selon l'invention. L'antenne décrite ici est une antenne large bande à diffraction minimale et à polarisation horizontale, présentant un diagramme de rayonnement omnidirectionnel dans le plan horizontal.Next, we will look at FIG. 2 which presents a second example of implementation of the antenna principle according to the invention. The antenna described here is a horizontally polarized, minimal diffraction broadband antenna having an omnidirectional radiation pattern in the horizontal plane.
Comme dans l'exemple précédent, l'antenne illustrée par la figure 2 est une antenne conçue pour fonctionner dans deux bandes de fréquences distinctes, une sous-bande haute et une sous-bande basse. A cet effet elle comporte deux sous-antennes 21 et 22, montées sur un support vertical axial 25 et configurées pour offrir un fonctionnement optimal respectivement dans la sous-bande basse et dans la sous-bande haute. Ces sous-antennes 21 et 22 sont des antennes distinctes de type "big wheel" présentant par construction un axe polarisation horizontal. Selon l'invention, les dimensions des éléments en arcs de cercles 27 ou 28 constituant chaque sous-antenne 21 ou 22 sont définies de façon à réaliser le compromis le meilleur pour constituer une antenne globale ayant un gain constant dans chaque sous- bande et les propriétés avantageuses d'une antenne à diffraction minimale. Chaque sous-antenne 21 ou 22 est en outre associée à un amplificateur à faible bruit et à large bande passante 23 ou 24, placé immédiatement en sortie de la sous-antenne considérée. Selon l'invention les amplificateurs 23 et 24 présentent des impédances d'entrée élevées et des impédances de sortie sensiblement égales à l'impédance de la ligne coaxiale qui les relient au récepteur. Un dispositif de couplage, non représenté sur la figure permet de connecter la sortie de chaque amplificateur à l'entrée du récepteur. On obtient ainsi une antenne globale constituée de deux antennes dont les structures sont ici totalement indépendantes.As in the previous example, the antenna illustrated in FIG. 2 is an antenna designed to operate in two distinct frequency bands, one high and one low. For this purpose it comprises two sub-antennas 21 and 22, mounted on an axial vertical support 25 and configured to provide optimum operation respectively in the low subband and the high subband. These sub-antennas 21 and 22 are separate "big wheel" type antennas having by construction a horizontal polarization axis. According to the invention, the dimensions of the elements in arcs of circles 27 or 28 constituting each sub-antenna 21 or 22 are defined so as to achieve the best compromise to constitute a global antenna having a constant gain in each subband and the advantageous properties of a minimal diffraction antenna. Each sub-antenna 21 or 22 is furthermore associated with a low-noise, wide-band 23 or 24 amplifier placed immediately at the output of the sub-antenna in question. According to the invention the amplifiers 23 and 24 have high input impedances and output impedances substantially equal to the impedance of the coaxial line which connect them to the receiver. A coupling device, not shown in the figure makes it possible to connect the output of each amplifier to the input of the receiver. This gives a global antenna consisting of two antennas whose structures are completely independent here.
Pour éviter le phénomène de re-rayonnement d'un signal par l'antenne basse fréquence 21 lorsque l'antenne fonctionne en sous-bande haute, les éléments 28 sont, de manière analogue à ce qui a été décrit pour l'exemple de la figure 1 , fractionnés en segments élémentaires dont la longueur est déterminée de façon à ce qu'un segment élémentaire ne re-rayonne aucun signal lorsque l'antenne fonctionne en sous-bande haute. Les segments élémentaires constituant un même élément 28 sont reliés électriquement entre eux par l'intermédiaire de filtres passe-bas 26. Ainsi, lorsque la fréquence de l'onde reçue par l'antenne selon l'invention se situe dans la sous-bande haute, les segments élémentaires constituant les éléments 28 de la sous-antenne basse fréquence 21 sont déconnectés les uns des autres de sorte que cette sous-antenne est mise hors service et qu'elle ne re-rayonne aucun signal. En revanche, l'antenne haute fréquence 22 dont les dimensions sont adaptées à la sous-bande haute est opérationnelle et capte les signaux. Inversement, lorsque la fréquence de l'onde reçue par l'antenne selon l'invention se situe dans la sous-bande basse, les segments élémentaires constituant les éléments 28 de la sous-antenne basse fréquence 21 sont connectés les uns des autres par l'intermédiaire du courant transmis par les filtres 26 de sorte que cette sous-antenne est mise en fonctionnement. L'antenne haute fréquence 22 est alors hors service du fait de ses dimensions.To avoid the phenomenon of re-radiation of a signal by the low frequency antenna 21 when the antenna operates in high subband, the elements 28 are, in a manner analogous to that described for the example of the FIG. 1, divided into elementary segments whose length is determined so that an elementary segment does not re-radiate any signal when the antenna operates in a high sub-band. The elementary segments constituting the same element 28 are electrically connected to each other via low-pass filters 26. Thus, when the frequency of the wave received by the antenna according to the invention is in the high subband the elementary segments constituting the elements 28 of the low frequency sub-antenna 21 are disconnected from one another so that this sub-antenna is decommissioned and does not re-radiate any signal. In contrast, the high frequency antenna 22 whose dimensions are adapted to the high subband is operational and captures the signals. Conversely, when the frequency of the wave received by the antenna according to the invention is in the low sub-band, the elementary segments constituting the elements 28 of the low frequency sub-antenna 21 are connected to each other by the intermediate of the current transmitted by the filters 26 so that this sub-antenna is put into operation. The high frequency antenna 22 is then out of service because of its size.
On s'intéresse ensuite à la figure 3 qui présente un troisième exemple de mise en œuvre du principe d'antenne selon l'invention. L'antenne décrite ici est également une antenne large bande à diffraction minimale et à polarisation horizontale, présentant un diagramme de rayonnement omnidirectionnel dans le plan horizontal. Comme dans les exemples précédents, elle est conçue pour fonctionner dans deux bandes de fréquences distinctes, une sous-bande haute et une sous-bande basse.Next, FIG. 3 presents a third example of implementation of the antenna principle according to the invention. The antenna described here is also a horizontally polarized, minimal diffraction broadband antenna having an omnidirectional radiation pattern in the horizontal plane. As in the previous examples, it is designed to operate in two distinct frequency bands, a high subband and a low subband.
De type "antenne tourniquet" elle comporte deux sous-antennes constituées par deux dipôles horizontaux 31 et 32, disposés dans un plan horizontal perpendiculairement l'un par rapport à l'autre et agencés pour être en quadrature de phase de sorte que le diagramme de rayonnement de l'ensemble ainsi constitué soit omnidirectionnel dans le plan horizontal. Les sorties des deux dipôles sont connectées au moyen d'un dispositif de couplage à un amplificateur 33 a faible bruit et à large bande passante. Comme dans les exemples précédents, cet amplificateur 33 présente une haute impédance d'entrée et une impédance de sortie sensiblement égale à l'impédance de la ligne coaxiale qui le relie au récepteur.Of "turnstile antenna" type, it comprises two sub-antennas constituted by two horizontal dipoles 31 and 32, arranged in a horizontal plane perpendicular to each other and arranged to be in phase quadrature so that the radiation of the assembly thus constituted is omnidirectional in the horizontal plane. The outputs of the two dipoles are connected by means of a coupling device to an amplifier 33 low noise and wide bandwidth. As in the previous examples, this amplifier 33 has a high input impedance and an output impedance substantially equal to the impedance of the coaxial line that connects it to the receiver.
Chaque dipôle présente une structure analogue à celle du dipôle selon l'invention présenté à la figure 1 , avec des segments centraux dont la longueur est définie de façon à obtenir une antenne haute fréquence capable de fonctionner dans la sous-bande haute et des segments latéraux 37 formés d'éléments conducteurs 36, reliés par des filtres passe-bas 38, dont la longueur est déterminée de façon à ce qu'il ne re-rayonnent aucun signal lorsque l'antenne fonctionne en sous-bande haute. Comme dans l'exemple de la figure 1 , les éléments conducteurs 36 constituant un brin d'un dipôle sont reliés électriquement entre eux et à l'élément central 35 correspondant, par l'intermédiaire de filtres passe-bas 34. Ainsi selon la sous-bande dans laquelle elle fonctionne, l'antenne selon l'invention se comporte comme une antenne comportant seulement deux dipôles formés des éléments centraux 35, ou bien comme une antenne comportant deux dipôles formés des éléments centraux 35 et latéraux 37. Each dipole has a structure similar to that of the dipole according to the invention shown in FIG. 1, with central segments whose length is defined so as to obtain a high frequency antenna capable of operating in the high subband and lateral segments. 37 formed of conductive elements 36, connected by low-pass filters 38, whose length is determined so that it does re-radiate any signal when the antenna operates in high subband. As in the example of FIG. 1, the conductive elements 36 constituting a strand of a dipole are electrically connected to one another and to the corresponding central element 35 via low-pass filters 34. -band in which it operates, the antenna according to the invention behaves as an antenna having only two dipoles formed central elements 35, or as an antenna having two dipoles formed central elements 35 and side 37.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Antenne bi-bande à diffraction minimale, fonctionnant sur deux sous-bandes de fréquences larges, constituée d'éléments rayonnants agencés pour former une sous-antenne fonctionnant dans la sous- bande haute, UHF, et une sous-antenne à fonctionnant dans la sous- bande basse, VHF, les élément rayonnants formant spécifiquement la sous-antenne fonctionnant dans la sous-bande basse, étant agencé de façon à être mis en service ou hors service séparément en fonction de la sous-bande exploitée caractérisée en ce que chacune des sous-antennes est reliée à l'entrée d'un amplificateur à faible bruit large bande (17), placé directement à sa sortie et présentant une entrée à haute impédance et une sortie égale à l'impédance de la ligne de transmission (18) par laquelle il est relié au récepteur (19), les éléments rayonnants formant spécifiquement la sous-antenne dédiée à la sous-bande basse étant eux-mêmes constitués de segments rayonnants dont les dimensions sont calculées de façon à ce que chaque segment ne rayonnent aucune énergie lorsque l'antenne fonctionne en sous-bande haute, les segments formant un même élément rayonnant étant reliés les uns aux autres au moyen de filtres passe bas (14).1. Dual diffraction dual-band antenna, operating over two wide frequency sub-bands, consisting of radiating elements arranged to form a sub-antenna operating in the high subband, UHF, and a sub-antenna operating in the sub-antenna - low band, VHF, the radiating elements forming specifically the sub-antenna operating in the low sub-band, being arranged to be put into service or out of service separately according to the exploited sub-band characterized in that each of sub-antennas is connected to the input of a broad band low noise amplifier (17), placed directly at its output and having a high impedance input and an output equal to the impedance of the transmission line (18) by which it is connected to the receiver (19), the radiating elements forming specifically the sub-antenna dedicated to the low sub-band being themselves constituted by radiating segments whose dimensi s are calculated so that each segment does not radiate any energy when the antenna is operating in high sub-band, the segments forming the same radiating element being connected to each other by means of low-pass filters (14).
2. Antenne selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'elle comporte un dipôle formé de deux brins verticaux (1 1 ), chaque brin étant formé d'un brin central (12) et d'un brin de prolongement (13) relié au brin central par un filtre passe bas (14) accordé sur la sous- bande basse, les longueurs du brin central (12) et du prolongement (13) étant définies de façon à ce qu'en fonctionnement en bande basse l'antenne présente deux brins longs de longueur totale LB, inférieure à la demi longueur d'onde du signal reçu sur toute la largeur de la sous-bande basse, et que, en fonctionnement en sous- bande haute l'antenne présente deux brins courts de longueur totale LH, inférieure à la demi longueur d'onde du signal reçu sur toute la largeur de la sous-bande haute. 2. Antenna according to claim 1, characterized in that it comprises a dipole formed of two vertical strands (1 1), each strand being formed of a central strand (12) and an extension strand (13) connected at the central strand by a low-pass filter (14) tuned to the low sub-band, the lengths of the central strand (12) and the extension (13) being defined so that in low-band operation the antenna presents two long strands of total length L B , less than the half wavelength of the signal received over the entire width of the low sub-band, and that, when operating in the high subband, the antenna has two short strands of length total L H , less than half the wavelength of the signal received over the entire width of the high subband.
3. Antenne selon la revendication 2, caractérisé en ce que, Chaque brin de prolongement (13) est constitué par un ensemble de brins élémentaires verticaux (15), reliés les uns aux autres par des filtres passe bas (1 6), la longueur de chaque brin élémentaire étant définie de façon à ce que, sur la totalité de la sous-bande haute, celle-ci soit inférieure à 0,3λ, λ étant la longueur d'onde du signal reçu, de sorte qu'en fonctionnement en sous-bande haute, le brin de prolongement (13) ne re-rayonne aucun signal.3. Antenna according to claim 2, characterized in that each extension strand (13) is constituted by a set of vertical elementary strands (15), connected to each other by low-pass filters (1 6), the length each elementary strand being defined so that, over the whole of the high subband, it is less than 0.3λ, λ being the wavelength of the signal received, so that in operation in high sub-band, the extension strand (13) does not re-radiate any signal.
4. Antenne selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'elle comporte deux sous-antennes (21 , 22) de type "big wheel" superposées, une sous-antenne (21 ) dont les dimensions sont adaptées pour un fonctionnement dans la sous-bande basse et une sous-antenne (22) dont les dimensions sont adaptées pour un fonctionnement dans la sous-bande haute, chaque sous-antenne étant couplée à l'entrée d'un amplificateur à faible bruit (23, 24) placé directement à la sortie de la sous-antenne, configuré pour fonctionner sur une bande de fréquence correspondant à la sous-bande de la sous-antenne considérée et présentant une entrée à haute impédance et une sortie égale à l'impédance de la ligne de transmission par laquelle il est relié au coupleur qui relie les deux amplificateurs à faible bruit au récepteur par une ligne commune.4. Antenna according to claim 1, characterized in that it comprises two sub-antennas (21, 22) of the "big wheel" superimposed type, a sub-antenna (21) whose dimensions are adapted for operation in the sub low-band and a sub-antenna (22) whose dimensions are adapted for operation in the high sub-band, each sub-antenna being coupled to the input of a low-noise amplifier (23, 24) placed directly at the output of the sub-antenna, configured to operate on a frequency band corresponding to the sub-band of the considered sub-antenna and having a high impedance input and an output equal to the impedance of the transmission line; which it is connected to the coupler which connects the two low-noise amplifiers to the receiver by a common line.
5. Antenne selon la revendication 4, caractérisée en ce que, la sous- antenne (21 ) adaptée au fonctionnement en sous-bande basse comporte des éléments rayonnants formés de segments reliés entre eux au moyen de filtres passe-bas (26), la longueur et l'agencement de ces segments étant définis de sorte qu'en fonctionnement en sous-bande haute, un segment ne re-rayonne aucun signal.Antenna according to claim 4, characterized in that the sub-antenna (21) adapted for low-sub-band operation comprises radiating elements formed of segments connected to one another by means of low-pass filters (26). length and the arrangement of these segments being defined so that in operation in high subband, a segment does not re-radiate any signal.
6. Antenne selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'elle comporte deux dipôles horizontaux perpendiculaires (31 , 32), formés chacun de deux brins horizontaux, dont les signaux sont combinés en quadrature de phase; chaque brin étant formé d'un brin central (35) et d'un brin de prolongement (37) relié au brin central par un filtre passe bas (34) accordé sur la sous bande basse, les longueurs du brin central (35) et du prolongement (37) étant définies de façon à ce qu'en fonctionnement bande basse le dipôle considéré présente deux brins long de longueur totale LB, inférieure à la demi longueur d'onde du signal reçu sur toute la largeur de la sous bande basse, et que, en fonctionnement en sous-bande haute il présente deux brins courts de longueur totale LH, inférieure à la demi longueur d'onde du signal reçu sur toute la largeur de la sous-bande haute.6. Antenna according to claim 1, characterized in that it comprises two perpendicular horizontal dipoles (31, 32), each formed of two horizontal strands, whose signals are combined in phase quadrature; each strand being formed of a central strand (35) and an extension strand (37) connected to the central strand by a pass filter low (34) tuned to the low sub-band, the lengths of the central strand (35) and the extension (37) being defined so that in low-band operation the dipole considered has two strands long of total length L B , less than the half wavelength of the received signal over the entire width of the low subband, and that, in operation in the high subband, it has two short strands of total length L H , less than half the wavelength of the signal received over the entire width of the high subband.
7. Antenne selon la revendication 6, caractérisée en ce que chaque brin de prolongement (37) est constitué par un ensemble de brins élémentaires (36) horizontaux, reliés les uns aux autres par des filtres passe bas (38), la longueur de chaque brin élémentaire étant définie de façon à ce que, sur la totalité de la sous-bande haute, celle- ci soit inférieure à 0,3λ, λ étant la longueur d'onde du signal reçu, de sorte qu'en fonctionnement en sous-bande haute, le brin de prolongement ne re-rayonne aucun signal. 7. Antenna according to claim 6, characterized in that each extension strand (37) is constituted by a set of horizontal strands (36), connected to each other by low-pass filters (38), the length of each elementary strand being defined so that, over the whole of the high subband, it is less than 0.3λ, λ being the wavelength of the received signal, so that in operation under high band, the extension strand does not re-radiate any signal.
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