246 . TOME 1, W 8REVUE TECHN~Q~E PHILIPS

UN SYSTÈME D'ANTENNE COMMUNE

~ar J. VAN SLOOTEN.

Sommaire. On donne Ie fonctionnement et Ie montage d'un système d'antenne corn-mune "Antennaphil"; En employant une antenne seule, on peut allmenter un grandnombre de récepteurs de signaux. Les récepteurs peuvent être disséminés dans un grandhátiment ou dans un immeuhle eomprenunt de nombreux appartements, etc. Il s'ensuitaussi une réception plus pure. .

Introduction

Dans les grandes villes l'installatio~l d'une bonneantenne entraîne en général de sénieuses difficuItés,'en particulier dans les immeubles' de rapport corn-prerrant de nombreux appartements. En principe,il n'est pas très aisé de placer sur un toit un grandnombre d'antennes 'qui, chacune individuellement,satisfasse convenablemeni aux meille~res condi-tions. Cette diffièuIté s''accr~Ît encore du fait qu'encertains endroits toute réception radiophoniquedevient presque impossible par suite de perturba-tions provoquées par des moteurs O1i d'autres appa·reils électriques.. ' , .

Afin de donner une 'solution 'à ce problèmèdifficile, les laborat~ires Plrilips, ont créé voiciquelques années déjà, un systèmé' d'áritenne' corn-mune, qui a été mis dans 1~commerce sous le nomd'"antennaphil". Son Ionctionnement ' p'èllt 'êtredécrit brièvement comme suit. On place un"'ëbonneantenne, relàtiveme:n:t haute, à un endroit' du 'toit"oü les perturhations sont les plus faibles, 'par ex.;,à 6 m. au-dessus du toit. L'antenne est conduitepar un cable d'entrée blindé anti-paraaitee vers unàmplificateur d'antenne, qu'il convient de placerIe plus près possible de I'antenne. Les signaux sontensuite distribués à partir de eet amplificateurpar des cables de répartition blindés (cables sousplomb) aux appareils récepteurs. En principe onpeuj.hrancher sur une antenne munie de eet amp li-ficateur jusqu'à 50 récepteurs. Alors même que Tonaurait seulement un petit nombre de récepteurs àbrancher, Ie système peut être utilisé avec avantagedans les cas oü l'on est obligé de reehereher àquelques ceritaines de mètres,' voire même quelque-fois jusqu'à un kilomêtre, un endroit oü l'on puisseobtenir une réception sans perturbations. Nos Iabo-ratoires afin d'obtenir des réceptions sans parasites,emploient déjà depuis quelques années un systèmesemblable et ceci avec -Ie .succèa Ie plus complet.L'antenne et l'amplificateur se trouvent placés dansun champ à une distance d'envi~on 200 mètres deslabor~tolres, le cable d'alimentation de I'amp lifi-cateur et le cûble de distribution H.F. sont 'done. ,

souterrains. '

,L'amplificateur comprend principalement:a) un système de fiItres électriquesb) un certain nombre de Iampes amphfica-

trices (penthodes H.F.)qui 'adap.au cûble

c) deux transformateurs de sortie,. tent la sortie de ces lampesdistributeur.

Les caractéristiques du cable de distrihution H.F.présentent comme celles de l'amplificateur unegrande importance pour la réussite parfaite. Commeelles influent d'ailleurs sur le fonctionnement etsur l~ construction de I'amphf'icateur; nous pensonsqu'il est intéressant de les exposer ici avant cellesde I'amp lificateur même.

Le cable de répartition à haute fréquencePour: le .hut envisagé le dible' coaxial ou con-

centrique convient' Ie mieux. La fig. 1 en donne unecoupe schématiqûe. Le diamètre du noyau est in-

.'

Fig. 1. Coupe d'un cûhle HF. a = rayon du noyau, b ==rayon intérieur de la gaine. Pour une valeur déterminée debla l'amortissement dans le cûhle est minimum. Pour unnoyau en cuivre et une gaine en plo~b bla doit être 5,2.

diqué par 2a, Ie diainètre intérieur de la gaine par2b et le diamètre extérieur par 2c. L'espace inter-médiaire est en général rempli d'une matière dié-lectrique (papier, caoutchouc), il peut être forméen partie par de I'air. Ce milieu dsolant peut être.caractérisé par deux constantes 'des matériaux, soitla constante diélectrique B et I'angle ,de' perte a.La tangente de 'cet angle de perte est donnée parle rapport entre le courant dans le fil et le courant.'capacitif (par unité de longueur); avec un Iso-lement par air ce rapport, est pratiquement égalà zéro. Pour les' cûbles de bonne qualité avec lID

AOÜT J936 SYSTÈME D'ANT~NNE COMMUNE

isolement au papier ou au caoutchouc l'angle deperte a est de 0,01 à 0,025.' Sur les gammes quicorrespondent aux ondes de radiodiffusion il dé-pend très peu de la fréquence, D'après les dimen-sions linéaires du cable, en coupe eet angle deperte constitue Ie fàcteur déterminant de l'amor"'tissement qu'éprouvent les oscillations durant leurpropagation à travers le cable.Lar é sis tan c een H. F. est ensuite la prin-

cipale grandeur, qui détermine encore le fonction-nement du cable. Un cáhlehomogène a notammentcette propriété remarquable que son - impédancemesurée aux hornes d'entrée se' rapproche d'unerésistance déterminée (résistance H.E'.) lorsquenous donnons au cable une 'longueur infinie. Ausurplus cette résistance est pour des ,fréquencessuffisam~ent élevées presque ' compl,ètement in-dépendante de Iafréquence." .Il résulte de cettè propriété d'un ~able infi-

nimen! Iong, que I'impédanca 'd'entrée d'un cablede Ïongueur finie devient égale à Ia-résistance H.F.lorsque nous Ie fermons à l'unè de ses extrémitéssur une résistance égale à cette' résist~mce H.F.,'puisque cela aura la même action que le prolon-gement du cable à .I'infini. Dans ces conditionsaucune réflexion ne se produit done à 'I'extrémitéfermée du cable et nous obteu"óns une onde à'direction unique. Cela est toujours indispensablepuisqu'une onde réfléchie et reyenant de l'extrémitéprovoquerait des interférences avec l'onde qui s'ydirige; ainsi des noeuds et des ventres pourraientse produire dans la tension, phénomènes tout-à-faitindésirables. Un récèpteur branché sur le cable àl'endroit d'un noeud de tension ne recevrait pas en.effet une amplitude d'entrée suffisante., Il est clair aussi d'après Ies explîcations ci-dessus,que ce cable doit être construit sous forme d'unecanalisation continue sans branchements latéraux.En premier lieu la qualité -du cable est àlors

importante à cönsidérer. Dans la pratique on estarrivé à employer un èable .d'une résistance H.F.assez faible, par ex. 60 ohms..En effet Ie cable est' chargé par les impédances

d'entrée des réèepteurs qui lui sont reliés. Dáns Iecas d'un cable à fo~te résistance H.F. la répartitionde la tension le long du cable se trouverait ainsitrop dérangée.Une autre considération 'encore justifie I'adoption

d'une faible résistance H.F. Nous pouvons en effetnous demander comment, nous : devons choisirl'épaisseur du noyau pour un cable oû la gaine de ,plomb est d'une épaisseur déterminée, - épaisseurqui dépend principalement . de considérations deprix de revient - pour obtenir une atténuation

des oscillations aussi faiblè que possible par unitéde Iongueur du cable. Si nous voulons pouvoirconserver à l'extrémité du cable un certain pour-centage au moins de la tension d'entrée, noua arri-vons à des dimensions du cable telles qu'une eer-taine longueur maximum' admissible du cable enrésulte.

, ,

'Pour une gaine en plomb et un noyau en cuivrenous trouvons alors pour le rapport de a et b (voirfig. 1):

5,2 (1). ,

et pour ce rápport .de b à a la résistance HF .estégalement de l'ordre de 60 óhms 1). c

Le rapport bja étant ainsi déterminé nous .pou-vons nous demander quelles sont l~s valeurs. ahso-lues à donner au minimum à, ces, grandeurs.

Nous 'pouvons séparer l'amortissement dans Ie,cable en un amortissement pJovenant de la résis-tance ohmique du noyau et de 111 gaine, en tc:m~n.tcompte de l'effet pelliculaire (pertes dans Ie cui-

• , ' _. I _ .

vre) et en un amortissement provenant des pertesdiélectriques dans l'isoleme~t et qui est proportion-n~l àFangle de perte 'déjà ~~nti6nné ei-dessus a,

.j ._.. . tol ~ ,,' •. '.. .',.. , .cette'dernièr~, ?~us~ ,q;~mortisseIl1:~rit"estexclusive-ment çléterminée par lè matériau 'isolant employéet il est indépendant d~a, et b: ' ,L'am:ortissement' par les pertea dans jle cuivre.

conduit à la relation (1.), 'll,1ais il peut en outre-être" a~bitrairement diminué en prenant une' va-le~~ ~lus grande pou/i (et par conséquent égale-

~ . . . ~. ,J lt •• · ... 'I> ' ".

m,ent pour a). Cela n'a done de sens que jusqu'àune limite, à laquelle les pertes diéleêtriques ten-dront à être prédominantes 2). " ..

Comme exemple nous prendrons l.e cable suivant,qui a été choisi de telle sorte, que pour une lon-gueur d'onde de 200m les amortiesements par lespertes dans Ie cuivre et par Ies pertea diélectriques

, s'équilibrent. , _2a = 2,5 mm; 2b = 13'mm; ê = 2,5;

a = 0,02; Z = 63'ohms.

1) La formule exacte à laquellè' nous arrivons est:lP

b a ~. ,In - = 1 +__ 2_, .. , ..a- b' PI .

(la)

dans laquelle P2 et PI sont 'les résistances spécifiquesdes matériaux de la gaine et du noyau. Ensuite nousétablissons Ie rapport entre la résistance en HF et lesvaleurs de u, b et de .Ia constante diélectrlque s del'isolant:

60 bZ = _- In _'_ ohms . . :'.' (2)ye u'

Si nous prenons maintenant par" exemple e = 2,5, il enrésulte en raison de (1) que Z = 63 ohms.

2) Pour de plus amples détails et' pour' la déduction durapport (la), se reporter à: Radio-Nieuws 17, 77,1934.

248 TOM~ ~, N" 8"REVUE TECHNIQUE PHILIPS

Fig. 2. Schéma de l'installation d'un système d'antenne commune. a antenne, b cûbled'entrée, c amplificateur d'antenne, d cáble de distribution HF, e boîte de dérivation,f cûble d'alimentation, g récepteur, h résistance terminale.

'Pour une longueur d'onde de 200 mètres èé dible'présentè un amortissement de un néper, c'est-à-direun affaihlissement avec un facteur de 2,72 parkilomètre. Po~r les plus .grand~s Iongueurs d'ondel'amortissement décroît, pour des ondes plus çour-tes il"s'accroît, les pertes diéleptriques"commencentd'ailleurs alors à être également prédominantes. ''En fait ce cable est plus que' suffisant pour

l'emploi envisagé. Pour une installation oû .Ia Ion-gueur du cable n'excède pas 200 à 30p mètres. uncable sensiblement moins épais peut être, três- bienemployé. On peut alors employer également miedes nombreuees sortes de cables à Iaible capacitépour descente' d'antenne blindée, qui ont en géné-ral une résistance HF de 100 à 150 ohms." '. La fig. 2 nous montrerun 'schénia de l'installa-tion: a est l'antenne, 'b:' èst'là descente d'antenne,pour laquelle on emp'loiera d~ préf'érence ie cabieblindé à faible capacite,' è : est I'amplificateur etd le cûble- de 'distributi~n haut~ fréquence.: Lé'~'antennes fictives, qui ont ~o~r mission. de neutraii-' ; , sont applîquêes. à 'la griIÏe d'une Iampe amplifi-ser l'influence du cable sur Ie blmdage. du récep- catric~ ·(.d~prêférence dh type iétrode ou penthode).teur et qui se oomposent d'un ' montage ;n:' série et l'anode de cette 'dern'ièr; est' adaptée à I'impé-d'une capacité de 200 p..p..F et d:une rêsistancè de dal~ce'du 'cable Zpar un transformateur de sortie T.30 ohms sont placées dans' les boîtes de' dériva- Da. ~ésistanc~ interne de 'la lampe étant élevée ettion e insérées sur le .cûble. 'Pour la conu'exi~n I'impédance d~ cable ayant au contraire une faibleentre le coffret dè dérivation et le récepteur g on valeur, ~omme nous l'a~ons vu, la transformationemploie de préférence 'un 'cable blindé souple .f s'opère. pour un facteur de transformation n ende faible capacité, 40 p..p..F 'par mètre tout au plus rapport abaisseur,et dont la longueur ne peut être que de 3 à 4 mè- ' Un examen' plus minuÜeux nous apprend cepen-tres au maximum. La borne de mise à la terre dant qu'un amplificateur aussi simple -ne convientau récepteur est reliée directement à la gaine. du pas pour 111transmission d'une large gamme decable et n'est pas mise à la 'terre. A I'extrémité fréquences. Le motif principal en est l'action limi-du cable !ille hoîte est aménagée .avec la résistanèe tative exercée Ipar la' capacité nuisihle sur l'enrou-

a

b

c

j

J,h

~~~

f16906

terminale' h, En même temps loagaine est réunieen ce point à la terre;'

L'amplificáteur d'antenne .'

La fig. 3 indique le montage le plus simple d'unamplificateur d'antenne. Les tensions d'antenne

z

16907

IFig: 3. Sehéma simplifié d'un umplif'icateur 'd'antenne. Lestensions alternatives engendrêes sur la, résistanco R sontamplifiées et. amenées' au cûble de distribution Z à traversun transf orl~lateur 'T. Le: transformateur T sert à adapterà la Ïampe la rêsislaJlce' «:11 HF- du cûble'.

AOÛT 1936 SYSTÈME j)'ANTENNE COMMUNE

lement primaire. Cette capacité nuisible se com-pose principalement de la capacité des lamp es, dela capacité du cáblage et de la capacité proprede l'enrouleJnent.

La fig. 4 precise Je Iaçun schémat ique la Forme de circuitqui déterm ine Ja tension /<"1 SUl' I'eriroulement primaire. LaIarnpe a été r erup lacée par une source de courant 5 Vq(5 = pen te, V q = tension alternative de grille), Cl repré-sente la capaciié nuisible totale, Lr la selfinduction de I'en-roulement primaire et n2Z est la résistance de charge secon-daire transformée, rapportée dans Ie primaire. La tensionsecondaire ou tension de sortie est It fois plus petite que El'

/6905

Fig. 4. Schema d'équivalence électrique pour le montagede la fig. 3. LI = selfindul'tion pr-imaire du transf'orrnateurde sortie T, Cl = capacité nuisible. La source de courant5 VQ sert à remplacer la tension d'antenne amplifiée, rim.pédance II"Z sert à remplacer la résistance de charge trans.formée. Pour des fréquences très basses Ie Courant alternatifest dérivé par L I' pour des fréquences très élevées par Cl'On obtient une amplification maximum pour w2 L, Cl = L

La fig. 4 nous permet maintenant de nous rendre compteque si Cl n'existait pas et si l'on prenait la valeur de L

1

e

suf'Iisanunent grande, l'illlpédanee seruit dètcrrui née par 112Z,

et un rapport de transfo rmut io n 11 élevé serait alors toutindiqué. Cette conclusion reste valable, ruêrue Iorsque Clexiste, pou rvu que C'l soit faible ou bien encore dans Ie"as oû Ie circuit LI Cl est en resonance avec l'onde incidente.Cependant si Cl augmente tel leurent que son itupèdancepuisse déterminer la tension El' un faib.le rapport de trans.formation n convient alors. 1I en résulte que la valeur de C,détermine donc Ie rapport de transformation à erupluyer etcelut-ei sera plus élevé pour une grande longueur d'onde quepour line longueur d'onde courle, pu isqu e I'jmpédanuede Cl croît lorsque la Jongueur d'onde au gm ente.

Nous pOUVOIlSformuler les conclusions suivantes:

1) L'influence néfaste de la capacité nuisibleaugmeute lorsqlle la longueur d'onde diminue.

2) Plus la gamme des longueurs d'onde à ampli-fier est réduite mieux on pourra profiter d'uneresonance entre la cap acité primaire C, et laself'induction L, afin de supp rirner l'actionnuisible de Cl'

3) Ponr cela il convient de ne pas amplifiertonte la garnme des longueurs d'onde au moyend'un seuI amplificatenr, mais de diviser pargammes, par fractions, pour les amplifierséparément par des amplificateurs montésen parallèle, les tensions de sortie séparéesétant à nouveau combinees ensuite. Dans lapratique on a adopté une répartition sur deux

Fig. 5. Photographie de I'amplificateur ouvert. On remarque Ie tube redresseur pourl'alimentation a, Ie raccordement au réseau b, Ie commutareur de réseau c, Ja petiteplaquette d avec les barretres de cormexj on pour Ie réglage sur différentes tensionsdu réseau; les lampes amplificatrices e, les deux transformateurs de sortie f et g etles connexions pour l'antenne et le càble de distribution It et i.

249

REVUE TECHNIQUE PHILIPS , TOME 1, W 8

+

"16908

Fig. 6. Montage de l'amplificateur d'antenne. Les lampes I et 1I amplifient les ondescourtes, .les lampes III et IV les ondes de radiodiffusion: Les éléments de montageCl' C

2• C

3• 8

1, 8

2, 83, Rl' R2• R3 ferment le fiItre pour les deux gummes d'ondes.

Cs évite que l'enroulement du transformateur destiné aux ondes courtes ne provoqueune sorte de court·circuit sur le transformateur prévu pour les ondes de .radiodiffusion 8).

en fonetion de la tension. de. grille) dont les fré-quences sont la somme ou la différence des .fré-'quences app'Iiquées sur ia' grille. Ce phénom:ènese remarquerait parce que sur les réglages de eer,"taines stations émettrices des perturbations se pro-duiraient sous forme de siff'lements interférents.Le risque de ces sif.flements est fortement atténué:si I'o'u"empêche les Jréquen~es inutilcs dè se trans-mettre aux grilles de}ampes.

gammes; la gaml11edes ondes de r~d!odiffusionde 200 à 2000 mètres et la gani~~ des ondes '. courtes de 20 à 55 mètres. _.....' .'.

La fig. 5 reproduit la photographie d'un amplrfi-cateur d'antenne, la fig., 6 en .indique Ie schéma.Nous remarquons à droite deux lampes III et IVmontées en parallèle, qui opèrent ,I'amplificationSUl' la gamme de 200 à 2000 mètres;' et vers la,gauche deux lampes I et Il qui amplifient sur lai,ámme des ondes courtes. Les enroulements secon- •daires des deux trànsformateurs de sortie sont,reliés aux bornes d'entrée du cable. Le condensa-teur Cs sert à éviter que I'enroulement du tráns-formateur pour la gal11me de~ on des courtes neforme une sorte de court-circuit sur l'enroulementsecondaire du transforl11ateur pour la gamme desondes de radiodiffusion.

Sur la fig. 6 nous remarquons à gauche encoreun certain nombre de condensateurs, selfinductionset résistances, qui sont branchés entre, l'antenneet' le's grilles des lampes amplificatrices. Ces élé-ments ont pour role principal de ne laisser passerjusqu'aux grilles des lampes que les f'rêquences, queles lamp es deivent amplifier. En effet, la possi-bilité existe toujours que des fréquences se pro-,dttisent dans la Iampe, conune con!;léquence de lacourbure de la caractéristique (c~>urant anodique

3) " Le dernier modèle présenté est pourvu en outre de deuxfiItres, qui perlllettent d'amortir les ,perturbations provo-quées éventuellement par des stations émettrices localespuissantes. Pour la clarté du schema ces filtres n'ontpas été reproduits sur la figure.

Les élêments bra~chés entre I'antenne et les grilles for-ment un système de filtre, système- qui constitue une corn-binaison des filtres simples représentés sur les fig. 7 et !J.

L R

~

~~ ~ ruWo 16909

Fig. 7. Fîltre qui coupe les fréquences d'une Iimite (,)012 ~(low pass filter, filtre passe-bas). 1 pour rêsistunce IaibhII pour resistance grande.

, ,

AOÜT 1936 SYSTÈl\iE D'ANTENNE COMMUNE

Le fiItre de la fig. 7 laisse passer les basses f réquenees, celuide la fig. 8 les hautes fréquences. La frêquence de coupureest donnée dans les deux cas par: "'/ LC = 1, ('" = 2'iT i,f = fréquence) ~ Les résistances R servent à amorÏir Ie .maxi-mum dans I,? voisinage de la fréquence "'0' SUl' les deuxfigures, I représente une courbe de transmission avec faiblerêsistance et IÎ une courbe avee une grande résistance.

La fig. 6 nous permet maintenant de décrire hrièvementle role de ces divers "êlèments comme suit:

C2 et S2 affaiblissent jusqu'à la coupure les longueursd'onde au-dessus de 55 mètres SUl' les grilles des lampesI et Il. La capacité d'entrée de ces Iampes est parallèle à S2'de sorte que la résistance R2 est nécessaire et suffisantepour amortir et éviter une résonance gênante.

SI est la capacité d'entrée des Iampes III et IV. Ftnale-ment C3 et S3 coupent la transmission des longueurs d'onde

169/0

Fig. 8. Filtrc qui coupe les fréquences en dessous d'uneIimite "'0/2'iT (high pass filter, fiItre passe-haut) , La fré-quence Iimite est donnée par "'02LC = 1. lei comme dans la

. fig. 7:les courbes de·transmission des deux filtres: I) pourune fuible résistance R, 11) pour une grande résistance R.

251

au-dessus de 2000 mètres SUl' lcs' grilles de ces mêmesIampes III ct IV.Rl et R3 sónt des résistances d'umortissement. Ces résis-

tances sont choisics en sorte que les sommets des eourbesde résona~ee' par les fréquenees Iimites ne soient' pas corn-plètement amortis.,Sur la fig. 9 on a porté ~n fonction de la longueurd'onde la valeur de la tension d'antenne qui estfournie par l'amplificateur sur une résistance de50 ohms. On 'remarque clairement la. suhdivision enune gamme d'ondes courtee ~ten une- gamme pourles ondes de radiodiffusion, subdivision qui est~btenue par une compensation .au moyen de résis-tances des maxima' de résonance. Les' crêtes derésonance 2 et 5 provierment des filtres du type dela fig. 8, la crête 3 provient d'un filtre du typede la fig. 7, les crêtes .1 et 4 correspondent auxfréquences de résonance des transformateurs desortie pour 'la gamme des 'ondes courtes et pourcelle des ondes de radiodiffusion,

96200

100

50J

20

10fa 20

, I

!";_....;,

ir·i:',.

, .... - ~I

"'. 'I~~..~.'-:..,',' .,.~; '"I': ~-

I

_. I

~--~~~++~~~'--- -.~~

50 , ...y fOO 200" ...,:- :'

soa 1000 2000m

16&/1

Fig. 9. Tension d'ante~~e sur une résistance de 50 ohms.en fonction de la longueur d'onde. Les' crêtes 2 et 5 pro,viennent de filtres du type de la .fig. 8, la erête 3 provientdlun f'iftre du type de' la fig. 7; I et 4 correspondent auxfréquences de rêsonance des transformateurs de sortie.

.\ :.'>, ,

,~~"",