CA1253960A - Antenne miniature a gain - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
- H01Q9/26—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole with folded element or elements, the folded parts being spaced apart a small fraction of operating wavelength
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- H01Q9/42—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength
Abstract
Antenne miniature à gain Deux boucles triangulaires à côtés égaux à .lambda./8 sont placées parallèlement avec un écartement de .lambda./8 et chaque boucle est raccordée a un conducteur respectif d'un câble coaxial se terminant dans un plan médian entre les deux boucles par deux éléments s'étendant en sens opposés a partir de ce câble et ayant chacun une longueur de .lambda./16, une liaison existant en plus entre les deux boucles au moyen d'au moins un élément de liaison de sorte que l'encombrement général de cette antenne ne dépasse pas .lambda./8.
Description
iZ5396~
L'invention a pour objet une antenne pour l'emission ou la réception des ondes hertziennes, dans le domaine des télécom-munications, télémesures, radiocommunications ou télévision.
Dans l'etat actuel de la technique, les antennes a gain 5 ont généralement un encombrement non négligeable et souvent gênant.
Pour procurer un gain electrique appreciable, elles sont consti-tuées par un assemblage de plusieurs élements dont la longueur est au minimum ~/4. On en trouve un exemple typique dans le document US-A-2.671.852 dans lequel est decrite une an~enne composée au 10 moins d'un cadre rectangulaire dont les côtes ont respectivement des longueurs de ~/4 et de ~/2.
Si on se réfère maintenant à une antenne de telévision fonctionnant dans la bande UHF (Genre antenne YAGI), pour procu-rer un gain électrique de l'ordre de 15 à 20 dB, elle doit être 15 composée, classiquement, de multiples eléments dont l'encombre-ment total atteint environ 2 mètres de longueur.
Le but principal de l'invention est d'apporter une antenne d'émission et/ou de réception d'ondes hertziennes, ayant un gain au moins comparable à celui des antennes de conception 20 classique, mais avec un encombrement nettement plus faible.
Une antenne conforme a l'invention, destinée à être rac-cordée a un câble coaxial a deux conducteurs, comprend deux bou-cles disposées dans des plans substantiellement parallèles, espa-cées d'une distance sensiblement égale à ~/8 avec une tolérance 25 de - 20 %, chaque boucle étant fermée avec un périmètre d'une longueur de 3~/8 environ, ou l'une des deux boucles étant ouverte avec une longueur de ~/4 au moins, ces deux boucles étant reliées l'une à l'autre par au moins un élément de liaison ayant une longueur sensiblement égale a la distance qui les sépare, et 30 chacune des deux boucles étant réunie respectivement à l'un des conducteurs du câble coaxial.
De préférence, quand l'une des deux boucles est ouverte, ses deux extrémités libres sont réunies chacune par un élément de liaison a un même point de l'autre boucle ou a un point intérieur 35 relié à cette boucle.
125396(:~
z Le câble coaxial peut arr;ver dans Le pLan de l'une des boucles; de preférence, il est situé dans un plan médian entre les deux boucles et ses deux conducteurs sont réunis respectivement aux boucLes par deux éLéments de raccordement 5 s'etendant en sens opposés ayant chacun une longueur sensible-ment égale à ~/16, c'est-a-dire a la moitié environ de La dis-tance qui separe Les deux boucLes.
SeLon un modèle particulier de réaLisation de L'inven-tion, Les boucLes sont des triangles disposés dans deux pLans 10 substantiellement parallèles espaces d'une distance sensiblement égale à ~/8, la distance entre les sommets étant dans chaque triangle sensiblement égale à ~/8, chaque triangle ayant un sommet de raccordement relié respectivement a un conducteur du câble coaxial soit directement soit par l'intermédiaire d'un 15 point intérieur à chaque triangle espacé du sommet de raccor-dement d'une distance sensiblement égale à ~/16, la base oppo-sée au sommet de raccordement dans un premier triangle étant existante ou inexistante et une liaison étant étabLie par un élément entre le point médian de ladite base opposée, quand 20 elle existe, audit point intérieur ou au conducteur de cable coaxial relié directement au sommet du second triangle, ou étant établie par deux éléments entre les deux sommets opposés au sommet de raccordement dans le premier triangle, quand ladite base opposée n'existe pas, à l'un des points du second 25 triangle ou à un point intérieur relié à ce second triangle.
Selon une variante de realisation de l'invention, quand le point median de la base opposée au sommet de raccordement dans un premier triangle est relié à un conducteur du cable coaxial qui est relié aussi au sommet de raccordement du second 30 triangle, il existe dans le premier triangle un elément de liaison entre ledit point médian de sa base et son sommet de raccordement.
Selon une autre variante de réalisation de L'invention, quand les sommets de raccordement des deux triangles sont 35 reliés directement chacun respectivement à un conducteur du câble coaxial, il existe sens;blement dans le pLan médian entre les plans des deux triangles un fouet d'une longueur de A/8 s'étendant à partir du conducteur du câble coaxial relie à l'un quelconque des deux triangles, la liaison entre S les triangles étant alors supprimée.
Dans une antenne conforme à l'invention, la longueur des éléments les plus longs est peu supérieure a A/8; l'en-semble de l'antenne est donc contenu dans un volume restreint, nettement plus faible que celui des antennes classiques. Une telle antenne de volume genéral reduit a néanmoins un gain égal, sinon supérieur, a celui d'une antenne de conception classique dont la dimension la plus importante est environ vingt fois plus grande que celle d'une antenne selon L'inven-tion.
On donnera maintenant, sans intention limitative et sans exclure aucune variante, une description de plusieurs modes de réalisation de l'invention. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d'une antenne conforme a l'invention ayant des lignes en opposition en circuit fermé plus une boucle de réaction;
- la figure 2 montre une variante d'une antenne dans laquelle un sommet de raccordement est réuni directement à un conducteur d'un câble coaxial;
- la figure 3 montre une autre variante dérivant de l'antenne de la figure 1;
- la figure 4 montre une variante dans laquelle l'un des triangles est dépourvu de sa base opposée au sommet de raccor-dement;
- la figure 5 montre une autre variante dans laquelle des boucles de réaction sont en opposition sur des Lignes ouvertes;
- la figure 6 comprend deux graphiques qui servent à
expliquer la circulation du courant HF en ligne ouverte ou fermée dans les antennes conformes a l'invention.
i253~6(3 Dans L'antenne illustrée par la figure 1, deux triangles 1, 1' sont composés chacun de trois éléments de longueur égale à ~/8 chacun. Ces triangles 1, 1' sont placés dans des plans parallèles écartés d'une distance peu diffé-rente de ~/8 et leurs côtés sont parallèles; ils ont un som-met placé en bas, que l'on appellera sommet de raccordement
L'invention a pour objet une antenne pour l'emission ou la réception des ondes hertziennes, dans le domaine des télécom-munications, télémesures, radiocommunications ou télévision.
Dans l'etat actuel de la technique, les antennes a gain 5 ont généralement un encombrement non négligeable et souvent gênant.
Pour procurer un gain electrique appreciable, elles sont consti-tuées par un assemblage de plusieurs élements dont la longueur est au minimum ~/4. On en trouve un exemple typique dans le document US-A-2.671.852 dans lequel est decrite une an~enne composée au 10 moins d'un cadre rectangulaire dont les côtes ont respectivement des longueurs de ~/4 et de ~/2.
Si on se réfère maintenant à une antenne de telévision fonctionnant dans la bande UHF (Genre antenne YAGI), pour procu-rer un gain électrique de l'ordre de 15 à 20 dB, elle doit être 15 composée, classiquement, de multiples eléments dont l'encombre-ment total atteint environ 2 mètres de longueur.
Le but principal de l'invention est d'apporter une antenne d'émission et/ou de réception d'ondes hertziennes, ayant un gain au moins comparable à celui des antennes de conception 20 classique, mais avec un encombrement nettement plus faible.
Une antenne conforme a l'invention, destinée à être rac-cordée a un câble coaxial a deux conducteurs, comprend deux bou-cles disposées dans des plans substantiellement parallèles, espa-cées d'une distance sensiblement égale à ~/8 avec une tolérance 25 de - 20 %, chaque boucle étant fermée avec un périmètre d'une longueur de 3~/8 environ, ou l'une des deux boucles étant ouverte avec une longueur de ~/4 au moins, ces deux boucles étant reliées l'une à l'autre par au moins un élément de liaison ayant une longueur sensiblement égale a la distance qui les sépare, et 30 chacune des deux boucles étant réunie respectivement à l'un des conducteurs du câble coaxial.
De préférence, quand l'une des deux boucles est ouverte, ses deux extrémités libres sont réunies chacune par un élément de liaison a un même point de l'autre boucle ou a un point intérieur 35 relié à cette boucle.
125396(:~
z Le câble coaxial peut arr;ver dans Le pLan de l'une des boucles; de preférence, il est situé dans un plan médian entre les deux boucles et ses deux conducteurs sont réunis respectivement aux boucLes par deux éLéments de raccordement 5 s'etendant en sens opposés ayant chacun une longueur sensible-ment égale à ~/16, c'est-a-dire a la moitié environ de La dis-tance qui separe Les deux boucLes.
SeLon un modèle particulier de réaLisation de L'inven-tion, Les boucLes sont des triangles disposés dans deux pLans 10 substantiellement parallèles espaces d'une distance sensiblement égale à ~/8, la distance entre les sommets étant dans chaque triangle sensiblement égale à ~/8, chaque triangle ayant un sommet de raccordement relié respectivement a un conducteur du câble coaxial soit directement soit par l'intermédiaire d'un 15 point intérieur à chaque triangle espacé du sommet de raccor-dement d'une distance sensiblement égale à ~/16, la base oppo-sée au sommet de raccordement dans un premier triangle étant existante ou inexistante et une liaison étant étabLie par un élément entre le point médian de ladite base opposée, quand 20 elle existe, audit point intérieur ou au conducteur de cable coaxial relié directement au sommet du second triangle, ou étant établie par deux éléments entre les deux sommets opposés au sommet de raccordement dans le premier triangle, quand ladite base opposée n'existe pas, à l'un des points du second 25 triangle ou à un point intérieur relié à ce second triangle.
Selon une variante de realisation de l'invention, quand le point median de la base opposée au sommet de raccordement dans un premier triangle est relié à un conducteur du cable coaxial qui est relié aussi au sommet de raccordement du second 30 triangle, il existe dans le premier triangle un elément de liaison entre ledit point médian de sa base et son sommet de raccordement.
Selon une autre variante de réalisation de L'invention, quand les sommets de raccordement des deux triangles sont 35 reliés directement chacun respectivement à un conducteur du câble coaxial, il existe sens;blement dans le pLan médian entre les plans des deux triangles un fouet d'une longueur de A/8 s'étendant à partir du conducteur du câble coaxial relie à l'un quelconque des deux triangles, la liaison entre S les triangles étant alors supprimée.
Dans une antenne conforme à l'invention, la longueur des éléments les plus longs est peu supérieure a A/8; l'en-semble de l'antenne est donc contenu dans un volume restreint, nettement plus faible que celui des antennes classiques. Une telle antenne de volume genéral reduit a néanmoins un gain égal, sinon supérieur, a celui d'une antenne de conception classique dont la dimension la plus importante est environ vingt fois plus grande que celle d'une antenne selon L'inven-tion.
On donnera maintenant, sans intention limitative et sans exclure aucune variante, une description de plusieurs modes de réalisation de l'invention. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d'une antenne conforme a l'invention ayant des lignes en opposition en circuit fermé plus une boucle de réaction;
- la figure 2 montre une variante d'une antenne dans laquelle un sommet de raccordement est réuni directement à un conducteur d'un câble coaxial;
- la figure 3 montre une autre variante dérivant de l'antenne de la figure 1;
- la figure 4 montre une variante dans laquelle l'un des triangles est dépourvu de sa base opposée au sommet de raccor-dement;
- la figure 5 montre une autre variante dans laquelle des boucles de réaction sont en opposition sur des Lignes ouvertes;
- la figure 6 comprend deux graphiques qui servent à
expliquer la circulation du courant HF en ligne ouverte ou fermée dans les antennes conformes a l'invention.
i253~6(3 Dans L'antenne illustrée par la figure 1, deux triangles 1, 1' sont composés chacun de trois éléments de longueur égale à ~/8 chacun. Ces triangles 1, 1' sont placés dans des plans parallèles écartés d'une distance peu diffé-rente de ~/8 et leurs côtés sont parallèles; ils ont un som-met placé en bas, que l'on appellera sommet de raccordement
2, 2' et il existe donc dans chaque triangle 1, 1' une base
3,3' qui est opposée au sommet de raccordement 2,2'.
Cette antenne est raccordée aux conducteurs d'un câble coaxial qui se termine dans le plan médian egalement espacé des deux triangles 1, 1'. Par exemple, le triangle 1' est raccordé au conducteur central 5 par l'intermédiaire d'un élement de raccordement 6' qui s'étend a partir de ce conducteur central 5 pour aboutir à un point 7' intérieur à ce triangle 1'. Cet élément de raccordement 6' a une Lon-gueur égale a ~/16, ou tres peu différente de cette longueur;
le point intérieur 7' est éloigné du sommet de raccordement 2' d'une distance égale à ~/16 et il est relié à ce sommet 2' par un élément intérieur 8' dont la longueur est de ~/16.
L'autre triangle 1 est raccordé de manière analogue a la gaine conductrice 9 du câble coaxial 4 par un élément de raccordement 6, de longueur ~/16, qui part a l'opposé de l'élément de raccordement 6', pour aboutir dans le plan de cet autre triangle 1 à un point intérieur 7; ce dernier est relié au sommet de raccordement 2 de ce même tr1angle 1 parun élément intérieur 8 de longueur égale à ~/16.
Dans cet exemple, les deux triangles 1,1' ont chacun une base 3,3' opposee au sommet de raccordement 2,2'; la base 3 du premier triangle 1 a un point médian 10 et ce point est reuni par un elément de liaison 11 au point intérieur 7 du second triangle 1' dont le sommet de raccordement 2' est relié comme on l'a décrit au conducteur central S du câble coaxial 4. Cet elément 11 a une longueur peu différente de ~/8.
Le point médian 10 sépare l'élément 3 qui est la base 5396~
du triangle 1 en deux demi-éléments opposés 3A, 3B qui ont chacun une longueur de ~/16.
D'un point de vue plus fonctionnel, dans cette antenne de la figure 1, les deux éléments 6, 6', de longueur ~/16 partent en opposition à partir du cable coaxial et se referment par les éléments 11 (~/.8), 3B (~/16) + un coté
(~/8) composant une première partie du triangle 1 et par la deuxième partie de ce triangle composée des éléments 3A (~/16 ~ un coté ~/8 de même longueur en opposition, et par l'élé-ment intérieur 8 (~/16), permettant ainsi la distribution ducourant HF sur deux lignes opposees à partir du point médian 10 jusqu'au sommet de raccordement 2, comme indiqué par des fleches. En opposition au triangle 1 se trouve une boucle de réaction constituée par le triangLe 1' a trois côtés ~/8 alimenté par la ligne de raccordement 8'; cette boucle de réaction réagit en ligne ouverte avec la ligne fermée consti-tuée par le triangle 1, suivant le tracé indiqué en trait interrompu sur la figure 1. La ligne fermée : eléments 6',11, 3B, un coté du triangle, 8 et 6 ou la ligne 6',11,3A, un autre côté du triangle, 8 et 6, correspondent à 4/8 de lon-gueur d'onde et l'ensemble à 8/8 de longueur d'onde. Les courants HF, indiqués par des flèches, circulant dans les lignes en opposition, permettent une concentration de l'éner-gie par leur double action sur les lignes 3B + un côté du triangle et 3A + l'autre côté du triangle, ainsi que par la réaction de la boucle.
L'accord pour un rapport d'ondes stationnaires minimum se fait par la modification de la distance qui separe les deux triangles, c'est-à-dire de la longueur des éléments 6,6' et 11, dans un rapport maximum de 20 ~.
La figure 2 montre une variante dans laquelle le c3ble coaxial 4 aboutit au sommet de raccordement 2 du tri-angle 1. Ce sommet 2 est raccordé directement à ~a gaine conductrice ~ et le conducteur central est réuni a l'élément intérieur 8 du triangle 1 par l'extrémité de cet élément qui 125396(:;
est proche du sommet 2 et qui est isolée de ce dernier. L'ex-tremité opposée située au point intérieur 7 est reliée à un élément 12 d'une seule longueur (~/8) qui aboutit au point intérieur 7' du triangle 1'. L'élément intérieur 8' existe.
entre le point intérieur 7' et le sommet de raccordement 2' de ce triangle 1'.
La circulation du sourant HF et la réaction des bou-cles opposees sont indiquées aussi par des flèches et par un trait interrompu sur cette figure 2.
La variante illustrée par la figure 3 est identique à la réalisation de la figure 1 sauf que les eléments de rac-cordement 8,8' intérieurs aux triangles 1 et 1' n'existent pas. Les conducteurs 5 et 9 du câble coaxial 4 sont donc reliés directement aux sommets de raccordement 2 et 2' des triangles 1 et 1'. En outre " e point médian 10 de la base 3 du triangle 1 est reliée au sommet de raccordement 2 de ce dernier par un élément supplémentaire 13. Cet élément 13 con-duit, avec les deux côtés du triangle qui aboutissent au som-met de raccordement 2, le courant HF qui revient à ce sommet, comme indiqué par des flèches. Dans ce cas, l'accord pour un rapport d'ondes stationnaires minimum se fait par modifica-tion de la longueur des éléments 6 et 11 qui partent du câble coaxial 4 et qui aboutissent au second triangle 1.
La figure 4 montre une variante d'une antenne identi-que a celle de la figure 1, sauf que le second triangle 1est dépourvu de sa base opposée au sommet de raccordement 2.
Dans ce cas les deux sommets 14, 15 opposés au sommet 2 sont reliés chacun respectivement par un élement de liaison 16, 17 au point intérieur 7' du premier triangle 1'~ en remplacement de l'élément 11 qui n'existe plus. Le courant HF, indiqué par des flèches, emprunte ces deux éléments 16, 17 en direction du triangle 1.
Dans cette variante de réalisation, le premier triangle 1 constitue une boucle ouverte composée seulement de deux catés entre les sommets 2 et 14 d'une part, 2 et 15 d'autre part; la longueur de chacun de ces cotés est de ~/8 12539~i(D
de sorte que Leur longueur totale est de ~/4. On remarquera que l'elément 16 a, comme L'élément 17, une longueur peu dif-férente de ~/8. Cette variante revient à détacher le côté 3 d'un sommet et à le faire pivoter par rapport à l'autre sommet du triangle 1 pour le fixer au point intérieur 7' du triangle 1'. En même temps, l'élément de liaison (11 sur la figure 1), n'ayant plus le point médian 10 pour s'accrocher, est réuni au sommet 15.
Dans les exemples décrits ci-dessus, il existe une liaison matérielle entre les deux triangles 1 et 1', assuree par les éléments 11 ou 16 et 17~ A la place de cette structure "fermée", on peut adopter, en variante, une structure ouverte comme le montre la figure 5. Sur celle-ci, les sommetsde rac-cordement 2 et 2' des deux triangles 1,1' sont reliés direc-tement chacun aux conducteurs du câble coaxial 4, comme dansl'exemple de la figure 3. Les éléments 11 ou 16, 17 de liaison entre les triangles n'existent pas et il est prevu, sensible-ment dans le plan médian entre les deux triangles 1,1' un fouet réactif 18 de longueur ~/8. Ce fouet 18 est situé entre Z0 les triangles 1 et 1'. Dans cette antenne, deux élements 6,6', de longueur ~/16 chacun, disposés en opposition, alimentent chacun une boucle triangulaire composée de trois éléments de longueur ~/8 chacun, la circulation de courant est ind;quée aussi par des fleches sur cette figure 5.
On remarquera que, dans tous les cas, la construction de l'antenne en deux boucles raccordees en opposition par des éléments de longueur ~/16 chacun donne un encombrement en longueur de l'antenne de ~/8.
Ce mode de construction par lignes en opposition dans un volume de ~/8 de côté permet de réaliser des antennes miniatures destinées a être utilisées en émission ou en récep-tion dans tous systèmes de télecommunications, telémesures, radiocommunications, ou télévision, fixe ou mobile, dans un spectre de fréquence très large qui n'a de limite que la pos-sibilité de fabrication dans un encombrement minimum ou maximum.
12S396(:1 Par exemple, pour une fréquence de 145 Megahertz,soit 2 mètres de longueur d'onde, une antenne classique YAGI comporte neuf éléments lui donnant une longueur de 2 metres, alors qu'une antenne conforme à l'invention a une longueur de û,25 m~ ce qui conduit à une réduction de l'en-combrement de 1,75 mètre. Une antenne conforme à l'invention, réalisée selon les figures 1 à 5 pour la bande de télévision avec une fréquence centrale de 503,25 Megahertz a une lon-gueur hors tout de 75 millimètres. Le rapport d'ondes sta-tionnaires (R.O.S.) est minimum (1,1/1).
Une antenne conforme à l'invention est realisable enmatiere magnétique ou amagnétique, en fil ou en tube dont la section est en rapport avec la bande passante, par exemple en acier, en cuivre, en aluminium ou alliages divers.
Dans les exemples qui précèdent, on s'est réferé, par commodite, a des realisations dans LesquelLes les boucles qui sont montées aux extrémités de deux lignes disposées en opposition, sont des triangles. Cette forme géométrique n'est pas imposée par l'invention; des modifications s'ecartant de la conf;gurat;on triangulaire décrite sont possibles sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention.
La figure 6 montre la répartition des ventres et des noeuds de la tension~en trait interrompu)et de l'inten-s;té (en tra;t ple;n) dans une antenne selon l'invention, à
partir d'un point 0 qui est par exemple le point de raccorde-ment de l'élément de lia;son 6' au conducteur central 5 du câble coaxial 4. Le graphique supérieur se rapporte à l'an-tenne de la f;gure 5 a structure ouverte; le graphique infé-rieur se rapporte aux antennes des figures 1 à 4 à structure fermée.
Avec deux boucles montées en opposition, par exemple de forme tr;angulaire (toute autre forme pouvant convenir, comme expLiqué plus haut), dont chaque côté mesure environ 1/8 de longueur d'onde et espacées de 1/8 de longueur d'onde avec la tolérance indiquée plus haut, alimentées par un sommet (cas des triangles), le courant HF circule dans les deux branches pour rejoindre un même point du fait que les ~Z53g~Q
eLéments sont dimensionnés et répartis de telle sorte que les courants ne se contrarient pas.
Le courant ainsi formé dans une boucle continue son cheminement vers l'autre boucle, en ligne ouverte, pour terminer au point d'alimentation en parallèle.
Il est possible aussi de disposer d'autres éléments, dans Lesquels le courant prendra naissance, permettant ainsi de concentrer un maximum de courant HF au point d'alimenta-tion.
Le gain de l~antenne étant fonction de la concentra-tion du courant HF, il sera au moins égal à celui d'une antenne conventionnelle avec un encombrement vingt fois plus faible.
Ainsi qu'on l'a déjà dit, il découle de l'invention un très grand nombre d'antennes, de géométrie diverse, dansun volume de l'ordre de ~/8 de côté qu'il est encore possible de compléter par des éLéments directeur ou réflecteur pour en augmenter le gain ou la directivité. Il est egalement pos-sible de coupLer entre eLLes pLusieurs de ces antennes, avec un encombrement qui reste bien inférieur a ceLui des antennes cLassiques.
Cette antenne est raccordée aux conducteurs d'un câble coaxial qui se termine dans le plan médian egalement espacé des deux triangles 1, 1'. Par exemple, le triangle 1' est raccordé au conducteur central 5 par l'intermédiaire d'un élement de raccordement 6' qui s'étend a partir de ce conducteur central 5 pour aboutir à un point 7' intérieur à ce triangle 1'. Cet élément de raccordement 6' a une Lon-gueur égale a ~/16, ou tres peu différente de cette longueur;
le point intérieur 7' est éloigné du sommet de raccordement 2' d'une distance égale à ~/16 et il est relié à ce sommet 2' par un élément intérieur 8' dont la longueur est de ~/16.
L'autre triangle 1 est raccordé de manière analogue a la gaine conductrice 9 du câble coaxial 4 par un élément de raccordement 6, de longueur ~/16, qui part a l'opposé de l'élément de raccordement 6', pour aboutir dans le plan de cet autre triangle 1 à un point intérieur 7; ce dernier est relié au sommet de raccordement 2 de ce même tr1angle 1 parun élément intérieur 8 de longueur égale à ~/16.
Dans cet exemple, les deux triangles 1,1' ont chacun une base 3,3' opposee au sommet de raccordement 2,2'; la base 3 du premier triangle 1 a un point médian 10 et ce point est reuni par un elément de liaison 11 au point intérieur 7 du second triangle 1' dont le sommet de raccordement 2' est relié comme on l'a décrit au conducteur central S du câble coaxial 4. Cet elément 11 a une longueur peu différente de ~/8.
Le point médian 10 sépare l'élément 3 qui est la base 5396~
du triangle 1 en deux demi-éléments opposés 3A, 3B qui ont chacun une longueur de ~/16.
D'un point de vue plus fonctionnel, dans cette antenne de la figure 1, les deux éléments 6, 6', de longueur ~/16 partent en opposition à partir du cable coaxial et se referment par les éléments 11 (~/.8), 3B (~/16) + un coté
(~/8) composant une première partie du triangle 1 et par la deuxième partie de ce triangle composée des éléments 3A (~/16 ~ un coté ~/8 de même longueur en opposition, et par l'élé-ment intérieur 8 (~/16), permettant ainsi la distribution ducourant HF sur deux lignes opposees à partir du point médian 10 jusqu'au sommet de raccordement 2, comme indiqué par des fleches. En opposition au triangle 1 se trouve une boucle de réaction constituée par le triangLe 1' a trois côtés ~/8 alimenté par la ligne de raccordement 8'; cette boucle de réaction réagit en ligne ouverte avec la ligne fermée consti-tuée par le triangle 1, suivant le tracé indiqué en trait interrompu sur la figure 1. La ligne fermée : eléments 6',11, 3B, un coté du triangle, 8 et 6 ou la ligne 6',11,3A, un autre côté du triangle, 8 et 6, correspondent à 4/8 de lon-gueur d'onde et l'ensemble à 8/8 de longueur d'onde. Les courants HF, indiqués par des flèches, circulant dans les lignes en opposition, permettent une concentration de l'éner-gie par leur double action sur les lignes 3B + un côté du triangle et 3A + l'autre côté du triangle, ainsi que par la réaction de la boucle.
L'accord pour un rapport d'ondes stationnaires minimum se fait par la modification de la distance qui separe les deux triangles, c'est-à-dire de la longueur des éléments 6,6' et 11, dans un rapport maximum de 20 ~.
La figure 2 montre une variante dans laquelle le c3ble coaxial 4 aboutit au sommet de raccordement 2 du tri-angle 1. Ce sommet 2 est raccordé directement à ~a gaine conductrice ~ et le conducteur central est réuni a l'élément intérieur 8 du triangle 1 par l'extrémité de cet élément qui 125396(:;
est proche du sommet 2 et qui est isolée de ce dernier. L'ex-tremité opposée située au point intérieur 7 est reliée à un élément 12 d'une seule longueur (~/8) qui aboutit au point intérieur 7' du triangle 1'. L'élément intérieur 8' existe.
entre le point intérieur 7' et le sommet de raccordement 2' de ce triangle 1'.
La circulation du sourant HF et la réaction des bou-cles opposees sont indiquées aussi par des flèches et par un trait interrompu sur cette figure 2.
La variante illustrée par la figure 3 est identique à la réalisation de la figure 1 sauf que les eléments de rac-cordement 8,8' intérieurs aux triangles 1 et 1' n'existent pas. Les conducteurs 5 et 9 du câble coaxial 4 sont donc reliés directement aux sommets de raccordement 2 et 2' des triangles 1 et 1'. En outre " e point médian 10 de la base 3 du triangle 1 est reliée au sommet de raccordement 2 de ce dernier par un élément supplémentaire 13. Cet élément 13 con-duit, avec les deux côtés du triangle qui aboutissent au som-met de raccordement 2, le courant HF qui revient à ce sommet, comme indiqué par des flèches. Dans ce cas, l'accord pour un rapport d'ondes stationnaires minimum se fait par modifica-tion de la longueur des éléments 6 et 11 qui partent du câble coaxial 4 et qui aboutissent au second triangle 1.
La figure 4 montre une variante d'une antenne identi-que a celle de la figure 1, sauf que le second triangle 1est dépourvu de sa base opposée au sommet de raccordement 2.
Dans ce cas les deux sommets 14, 15 opposés au sommet 2 sont reliés chacun respectivement par un élement de liaison 16, 17 au point intérieur 7' du premier triangle 1'~ en remplacement de l'élément 11 qui n'existe plus. Le courant HF, indiqué par des flèches, emprunte ces deux éléments 16, 17 en direction du triangle 1.
Dans cette variante de réalisation, le premier triangle 1 constitue une boucle ouverte composée seulement de deux catés entre les sommets 2 et 14 d'une part, 2 et 15 d'autre part; la longueur de chacun de ces cotés est de ~/8 12539~i(D
de sorte que Leur longueur totale est de ~/4. On remarquera que l'elément 16 a, comme L'élément 17, une longueur peu dif-férente de ~/8. Cette variante revient à détacher le côté 3 d'un sommet et à le faire pivoter par rapport à l'autre sommet du triangle 1 pour le fixer au point intérieur 7' du triangle 1'. En même temps, l'élément de liaison (11 sur la figure 1), n'ayant plus le point médian 10 pour s'accrocher, est réuni au sommet 15.
Dans les exemples décrits ci-dessus, il existe une liaison matérielle entre les deux triangles 1 et 1', assuree par les éléments 11 ou 16 et 17~ A la place de cette structure "fermée", on peut adopter, en variante, une structure ouverte comme le montre la figure 5. Sur celle-ci, les sommetsde rac-cordement 2 et 2' des deux triangles 1,1' sont reliés direc-tement chacun aux conducteurs du câble coaxial 4, comme dansl'exemple de la figure 3. Les éléments 11 ou 16, 17 de liaison entre les triangles n'existent pas et il est prevu, sensible-ment dans le plan médian entre les deux triangles 1,1' un fouet réactif 18 de longueur ~/8. Ce fouet 18 est situé entre Z0 les triangles 1 et 1'. Dans cette antenne, deux élements 6,6', de longueur ~/16 chacun, disposés en opposition, alimentent chacun une boucle triangulaire composée de trois éléments de longueur ~/8 chacun, la circulation de courant est ind;quée aussi par des fleches sur cette figure 5.
On remarquera que, dans tous les cas, la construction de l'antenne en deux boucles raccordees en opposition par des éléments de longueur ~/16 chacun donne un encombrement en longueur de l'antenne de ~/8.
Ce mode de construction par lignes en opposition dans un volume de ~/8 de côté permet de réaliser des antennes miniatures destinées a être utilisées en émission ou en récep-tion dans tous systèmes de télecommunications, telémesures, radiocommunications, ou télévision, fixe ou mobile, dans un spectre de fréquence très large qui n'a de limite que la pos-sibilité de fabrication dans un encombrement minimum ou maximum.
12S396(:1 Par exemple, pour une fréquence de 145 Megahertz,soit 2 mètres de longueur d'onde, une antenne classique YAGI comporte neuf éléments lui donnant une longueur de 2 metres, alors qu'une antenne conforme à l'invention a une longueur de û,25 m~ ce qui conduit à une réduction de l'en-combrement de 1,75 mètre. Une antenne conforme à l'invention, réalisée selon les figures 1 à 5 pour la bande de télévision avec une fréquence centrale de 503,25 Megahertz a une lon-gueur hors tout de 75 millimètres. Le rapport d'ondes sta-tionnaires (R.O.S.) est minimum (1,1/1).
Une antenne conforme à l'invention est realisable enmatiere magnétique ou amagnétique, en fil ou en tube dont la section est en rapport avec la bande passante, par exemple en acier, en cuivre, en aluminium ou alliages divers.
Dans les exemples qui précèdent, on s'est réferé, par commodite, a des realisations dans LesquelLes les boucles qui sont montées aux extrémités de deux lignes disposées en opposition, sont des triangles. Cette forme géométrique n'est pas imposée par l'invention; des modifications s'ecartant de la conf;gurat;on triangulaire décrite sont possibles sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention.
La figure 6 montre la répartition des ventres et des noeuds de la tension~en trait interrompu)et de l'inten-s;té (en tra;t ple;n) dans une antenne selon l'invention, à
partir d'un point 0 qui est par exemple le point de raccorde-ment de l'élément de lia;son 6' au conducteur central 5 du câble coaxial 4. Le graphique supérieur se rapporte à l'an-tenne de la f;gure 5 a structure ouverte; le graphique infé-rieur se rapporte aux antennes des figures 1 à 4 à structure fermée.
Avec deux boucles montées en opposition, par exemple de forme tr;angulaire (toute autre forme pouvant convenir, comme expLiqué plus haut), dont chaque côté mesure environ 1/8 de longueur d'onde et espacées de 1/8 de longueur d'onde avec la tolérance indiquée plus haut, alimentées par un sommet (cas des triangles), le courant HF circule dans les deux branches pour rejoindre un même point du fait que les ~Z53g~Q
eLéments sont dimensionnés et répartis de telle sorte que les courants ne se contrarient pas.
Le courant ainsi formé dans une boucle continue son cheminement vers l'autre boucle, en ligne ouverte, pour terminer au point d'alimentation en parallèle.
Il est possible aussi de disposer d'autres éléments, dans Lesquels le courant prendra naissance, permettant ainsi de concentrer un maximum de courant HF au point d'alimenta-tion.
Le gain de l~antenne étant fonction de la concentra-tion du courant HF, il sera au moins égal à celui d'une antenne conventionnelle avec un encombrement vingt fois plus faible.
Ainsi qu'on l'a déjà dit, il découle de l'invention un très grand nombre d'antennes, de géométrie diverse, dansun volume de l'ordre de ~/8 de côté qu'il est encore possible de compléter par des éLéments directeur ou réflecteur pour en augmenter le gain ou la directivité. Il est egalement pos-sible de coupLer entre eLLes pLusieurs de ces antennes, avec un encombrement qui reste bien inférieur a ceLui des antennes cLassiques.
Claims (8)
EXCLUSIF DE PROPRIETE OU DE PRIVILEGE EST REVENDIQUE, SONT DEFINES
COMMES IL SUIT:
1. Antenne à gain élevé pour transmission et réception et destinée à être raccordée à un câble coaxial ayant un conducteur central et une gaine conductrice, carac-térisée en ce que cette antenne est adaptée pour fonctionner à une longueur d'onde .lambda. et comprend deux boucles disposées dans deux plans substantiellement parallèles, espacées d'une distance égale à .lambda./8 + 20% et au moins un élément de liaison reliant lesdites boucles ayant une longueur sensiblement égale à la distance entre elles, et chacune desdites boucles étant adaptée pour être reliée a un conduc-teur respectif du câble coaxial et lesdites boucles étant choisies entre une boucle fermée ayant une longueur égale à 3 .lambda./8 environ et une boucle ouverte ayant une longueur de .lambda./4
2. Antenne selon la revendication 1, caracté-risée en ce qu'elle est adaptée pour avoir un câble coaxial qui se termine sensiblement dans le plan de l'une des boucles et comprenant en plus un élément de raccordement de longueur substantiellement égale à .lambda./8 s'étendant entre un conducteur de ce câble coaxial et l'autre desdites boucles.
3. Antenne selon la revendication 1, caracté-risée en ce qu'elle est adaptée a avoir un câble coaxial qui se termine sensiblement dans le plan médian entre les deux boucles et comprenant en plus deux conducteurs s'éten-dant en sens opposés respectifs à partir de ce plan médian, chacun ayant une longueur substantiellement égale à .lambda./16 et chacun étant apte à relier un conducteur de ce câble coaxial à un point d'une boucle respective.
4. Antenne selon la revendication 3 comprenant en plus un fouet réactif d'une longueur de .lambda./8 disposé
substantiellement dans ledit plan médian et adapté pour être raccordé à un conducteur du câble coaxial.
substantiellement dans ledit plan médian et adapté pour être raccordé à un conducteur du câble coaxial.
5. Antenne selon la revendication 4, caracté-risée en ce que chacune desdites boucles a une configuration triangulaire avec trois côtés, ayant chacun une longueur substantiellement égale à .lambda./8 et un sommet adapte pour être raccordé à un conducteur dudit câble coaxial.
6. Antenne selon la revendication 1, caracté-risée en ce que chaque boucle est triangulaire et comprend soit trois côtés constituant une boucle fermée soit deux côtés constituant une boucle ouverte, le point commun de ces deux côtés étant adapté pour être raccordé à un conducteur du câble coaxial.
7. Antenne adaptée pour être raccordée un câble coaxial ayant deux conducteurs, cette antenne étant adaptée pour fonctionner à une longueur d'onde .lambda. et comprenant deux triangles disposés dans des plans substan-tiellement parallèles séparés par une distance de .lambda./8 + 20%, la distance entre les sommets de chaque triangle étant substantiellement égale à .lambda./8, chaque triangle ayant un sommet adapté pour être raccordé à un conducteur respectif du câble coaxial à une distance substantiellement égale a .lambda./16 desdits sommets, l'antenne comprenant en plus un raccordement établi par un élément de liaison à partir d'un point médian d'un coté d'un triangle.
8. Antenne selon la revendication 7, dans laquelle un premier triangle a une base opposée au sommet de raccordement, caractérisée en ce que le point médian de cette base opposée est relié par un premier élément de liaison à l'autre triangle et par un second élément de liaison audit sommet dudit premier triangle.
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