DISPOSITIF D'ANTENNES A SKEW POLARISE

POLAR SKEW ANTENNA DEVICE

French Abstract

Dispositif qui permet de modifier la polarisation de
l'onde émise sur l'arrière d'un groupement d'antennes,
de façon à ce que celle-ci devienne perpendiculaire ou
opposée à celle émise vers l'avant. Le dispositif
comporte au moins deux antennes, orientées de 45 degrés
par rapport à la verticale et de 90 degrés entre elles,
dont l'une est décalée horizontalement d'un quart de
longueur d'onde. Le dispositif comporte en outre un
répartiteur d'amplitudes et un déphaseur.

Claims

REVENDICATIONS
1 Procédé de radiodiffusion qui consiste à modifier la
polarisation de l'onde sur l'arrière d'une station
d'émission et/ou réception, caractérisé en ce que
l'onde devienne perpendiculaire ou opposée à la
polarisation émise et/ou reçue sur l'avant, et
caractérisé en ce que les polarisations se
synthétisent à partir des différentes composantes
horizontales et verticales émises et/ou reçues,
d'amplitudes sensiblement égales.
2 Procédé selon la revendication 1, qui consiste à
améliorer la zone d'interférences générées par deux
stations (n-1) et (n), émettant approximativement
dans la même direction et calées sur la même
fréquence, caractérisé en ce que la polarisation
émise sur l'arrière par la station (n) se trouve
perpendiculaire ou opposée à celle émise par la
station (n-1) et également à l'ensemble des antennes
de réception des mobiles circulant dans cette zone.
3 Dispositif de rayonnement d'une émission
radioélectrique, permettant la mise en oeuvre du
procédé selon les revendications précédentes et
caractérisé par ce qu'il comporte un système aérien
d'antennes constitué d'au moins un couple d'antennes
élémentaires décalées verticalement d'une certaine
hauteur et horizontalement d'un quart de période, et
caractérisé en ce qu'il comporte en outre un
répartiteur de puissance variable permettant
d'ajuster l'amplitude des champs reçus de chacune des
antennes élémentaires et un dispositif de correction
de phase sur chacune des antennes élémentaires, de
manière à obtenir un champ résultant dans une zone
déterminée à l'arrière du groupe d'antennes et dont
la polarisation est opposée ou perpendiculaire à
celle émise vers l'avant.

4 Dispositif de radiodiffusion selon la revendication
4, caractérisé en ce que les antennes d'émission
et/ou réception font un angle de 45 degrés par
rapport à la verticale, et un angle de 90 degrés
entre elles.
Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en
ce que le répartiteur de puissance est constitué de
deux coupleurs directifs, et d'une ligne ajustable
pour permettre le réglage des amplitudes de chaque
antenne d'émission.
6 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en
ce que le réglage des phases des antennes s'effectue
par une ligne ajustable.
7 Utilisation du procédé selon la revendication 1 ou 2,
à une chaîne d'émetteurs ou de répéteurs radio en
isofréquence le long d'un corridor géographique.

Description

CA 02550213 2006-06-15
1
DESCRIPTION
L'invention concerne un procédé et un dispositif
permettant de choisir le type de polarisation dans la
direction qui nous intéresse, et est destinée plus
particulièrement à la radiodiffusion de type
isofréquence, lequel système de radiodiffusion est
caractérisé par des relais ou stations d'émission le long
d'un trajet et calés sur la même fréquence.
En général, le but est d'assurer le maximum de réception
aux mobiles sur le trajet, et comme l'ensemble des
antennes fouets de réception se situent dans le plan
vertical, les antennes de chaque relais sont aussi dans
ce plan. Or, selon ce système de relais en isofréquence,
il se crée une zone dîte d'interférences entre
chaque relais, située sur l'arrière du relais par exemple
(n). Les ondes émises par le relais (n-1) et les ondes
émises par le relais (n), se trouvent en quasi-égalité
d'amplitude dans cette zone. Les ondes n'ayant pas les
mêmes phases, il se crée des creux de modulation
néfastes pour les auditeurs parcourant cette zone.
La présente invention a pour but de réduire
considérablement ces effets, par un dispositif d'antennes
et de réglages permettant de changer la polarisation des
ondes émises sur l'arrière par le relais (n) et de garder
la polarisation utile dans l'axe de propagation de ladîte
station-relais.
De cette manière, le signal émis sur l'arrière du relais
(n), qui est considéré comme non désiré, présente une
polarisation opposée ou perpendiculaire à celle des
antennes de réception des mobiles.
Selon cette demande, on utilise pour un relais, des
groupements d'antennes élémentaires, qui sont orientés
chacun par rapport à la verticale d'un angle de 45 degrés
et qui forment entre elles un angle de 90 degrés.
D'autre part, un groupement d'antennes est décalé
physiquement d'un quart de période, par rapport à
l'autre, et alimenté de telle sorte que les ondes émises
vers l'avant s'ajoutent tout en formant la polarisation
désirée, et se conjuguent sur l'arrière du relais de

,. _,.. .,. .. _
CA 02550213 2006-06-15
2
manière à former une onde résultante, non désirée, avec
une polarisation opposée ou perpendiculaire.
L'invention sera mieux comprise grâce aux figures
suivantes
La figure 1 représente deux stations d'émission et la
zone d'interférences.
La figure 2 montre schématiquement le montage des
antennes d'émission.
La figure 3 montre le dispositif de réglage des
puissances vers les antennes.
La figure 4 représente les deux stations-relais après
réglage et la zone d'interférences.
La figure 5 indique l,amélioration apportée à la zone
d' interférences .
La figure 6 représente les vecteurs champ des deux
antennes et leurs composantes.
Dans l'exemple pris, on considère deux stations-relais
calées sur la même fréquence, et émettant dans la même
direction, de manière à pouvoir considérer une zone
d'interférences sur l'arrière du relais (n).
On voit bien sur la figure 1 ce qui se passe dans la zone
d'interférences et que les ondes peuvent s'additionner
jusqu'à obtenir 2V ou bien se soustraire totalement.
Tous ces signaux présentent une polarisation rectiligne
et dans le plan vertical.
L'invention propose d'orienter les antennes du relais (n)
selon la figure 2, sur laquelle on voit bien qu'il y a un
angle de 90 degrés entre elles. Cette différence d'angle
est importante ainsi que le décalage physique de l'une
d'elle par rapport à l'autre d'un quart de période.
Grâce à cette disposition des antennes, et en alimentant
correctement en phase celles-ci, selon un réglage établi
par les éléments 1 et 2 de la figure 2, le système permet
d'obtenir le but recherché. De plus, comme il existe des
différences d'amplitude du fait de l'écart de hauteur des
aériens et de la configuration du sol, le dispositif
permet d'ajuster correctement les deux niveaux émis par
les deux antennes sur l'arrière à partir de l'élément 3
de la figure 2.

CA 02550213 2006-06-15
3
Le but de l'invention est de rendre maximum par exemple,
la valeur de l'onde résultante, sur l'arrière du relais
(n), dans la polarisation perpendiculaire à celle émise
vers l'avant.
Ce but est atteint, en ce que on détermine par une
mesure de champ dans la zone présumée d'interférences les
rayonnements des antennes sur l'arrière du relais (n).
Puis, on ajuste les amplitudes de chaque antenne grâce au
dispositif 3 de la figure 2.
Le dispositif de réglage d'amplitude est caractérisé par
le fait qu'il est constitué de deux coupleurs directifs
associés ensemble selon la figure 3, sur un support 2.
L'entrée du dispositif 1 est connectée à la sortie de
l'émetteur. Les deux coupleurs 6 et 7 sont reliés entre
eux par deux câbles HF, dont l'un comporte une ligne
ajustable 3, laquelle permet la variation de puissance
entre les sorties 4 et 5 reliées aux antennes.
Le dispositif permet de régler les ondes vers l'avant des
antennes de manière à ce qu'elles s'additionnent.
Les composantes verticales s'additionnent car elles sont
en phase, alors que les composantes horizontales se
soustraient car elles en opposition de phase.
Comme on peut le comprendre, il se passe le résultat
inverse sur l'arrière du relais, c'est à dire que les
composantes verticales s'annulent, alors que les
composantes horizontales s'ajoutent.
Sur la figure 4, on peut voir le résultat d'un tel
réglage et les effets dans la zone d'interférences. Il
est représenté le sens de la polarisation rectiligne de
chaque station-relais par des flèches.
Les deux ondes des deux relais sont représentées avec
leurs composantes respectives, qui tournent en sens
inverse pour indiquer les variations d'amplitude qu'elles
subissent en fonction du temps. On comprend facilement
que les deux ondes ne s'annulent plus selon le même axe
et que les effets d'annulation de porteuse disparaissent.
Une particularité de l'invention est qu'elle permet aussi
de réduire la longueur de cette zone d'interférences. En
effet, il existe dans le cas d'antennes fouets de
réception, ce que l'on appelle un rapport de protection
entre deux signaux émis en polarisation perpendiculaire.

CA 02550213 2006-06-15
4
Ce rapport est de l'ordre de 10 dB, pour les antennes
fouet des mobiles. Si l'on considère grâce à la présente
invention que l'onde résultante sur l'arrière de la
station (n) est horizontale, alors le niveau reçu par une
antenne fouet verticale, sera de 10dB inférieur, comme
indiqué sur la figure 5. En effet, on observe bien que le
niveau 3 est bien inférieur au niveau 4, et que la zone
d'interférences 1 se trouve décalée vers la station et
diminue pour devenir la zone 2.
De cette manière, la zone d'interférences se trouve
réduite
en longueur, puisque le point de raccordement se
rapproche de la station (n).
Une autre particularité de l'invention, est qu'elle
permet de modifier la polarisation de l'onde émise vers
l'avant : comme on peut le remarquer sur la figure 6, la
combinaison des champs dans une direction choisie
s'établit en fonction du réglage du dispositif , et la
polarisation peut prendre plusieurs formes: rectiligne
vertical, rectiligne horizontal, circulaire ou
elliptique.
Les deux champs reçus en un point donné, s'apparentent à
l'addition de deux vecteurs champs, qui chacun se
décompose en deux autres vecteurs tournants en sens
inverse comme indiqué sur la figure 6.
Si l'on représente la situation dans le plan vertical et
vu dans l'axe de propagation, on peut représenter le
vecteur champ 1 d'une antenne par rapport aux axes
vertical y et horizontal x. L'antenne 1 se positionne sur
l'axe 2 de fait de sa position spatiale, l'axe 3 concerne
l'autre antenne. En fonction du temps, ce vecteur champ 1
se traduit par la somme de deux vecteurs tournants en
sens inverse, une période correspondant à une révolution
complète.
Lorsque les deux antennes sont excitées, on obtient donc
quatre vecteurs tournants.
Un déphasage sur l'un des deux vecteurs principaux
provoque la modification de l'angle de polarisation et le
type de polarisation.
Dans certain cas, il est souhaitable d'avoir en émission
une polarisation circulaire dans la direction utile,
puisqu'elle présente un meilleur résultat aux accidents

CA 02550213 2006-06-15
de diffraction et de réflexions. L'énergie ainsi rayonnée
est toujours répartie selon les deux axes, ce qui est un
atout dans certaines zones de propagation difficile.
Bien sûr, ce procédé et dispositif peuvent s'appliquer à
5 un ensemble d'antennes plus important que dans l'exemple
pris, notamment avec d'autres antennes en parallèle, le
nombre d'éléments n'étant pas limité.

Representative Drawing