Brevet FR2031586A1 — publié le 19701120

La présente invention concerne un équipement de mesure de distance. Dans la demande de brevet d'invention N° 6924348 déposée le 17 juillet 1969 par la demanderesse, on a décrit un équipement de mesure de distance dans lequel deux rayonnements de fréquences différentes sont rayonnes à partir de points séparés, et la distance est mesurée par sa proportionalité à la réciproque de la différence de phase de la fréquence de battement entre les deux transmissions qui sont reçues en deux endroits espacés. L'équipement fonctionne avec une précision raisonnable et sans ambiguïté, sur une gamme de distances d'environ 40 à 1 et est satisfaisante pour certaines applications, mais il est nécessaire d'avoir, dans des systèmes d'atterrissage d'avion, un équipement de mesure de distance comportant un dispositif délivrant des informations de distance même sur la piste, ce .qui conduit à la nécessité de résoudre une ambiguïté d'acquisition de phase supérieure à 360°. La présente invention a pour objet de proposer un système perfectionné de mesure de distance qui remédie aux problèmes de résolution d'ambiguïté inhérents aux autres systèmes, La présente invention a encore pour objet de mesurer la distance en fonction de la fréquence. Selon l'invention, le système de mesure de distance comporte : - des moyens pour engendrer un premier signal à fréquence radio ; - un dispositif d'antennes pour transmettre le premier signal à fréquence radio ; - des moyens pour engendrer un second signal à fréquence radio ; - un dispositif d'antennes pour transmettre le second signal à fréquence radio ; - un premier dispositif d'antennes pour recevoir les premiers et seconds signaux transmis, à fréquence radio ; - des moyens pour délivrer une première fréquence de battement, envoyée au premier dispositif d'antennes ; - un second dispositif d'antennes pour recevoir les premiers et seconds signaux transmis, à fréquence radio ; - des moyens pour engendrer une seconde fréquence de battement, envoyée au second dispositif d'antennes ; _ - des moyens associés avec l'un des dispositifs d'antennes pour décaler efficacement, en doppler, le second signal à fréquence radio ; - des moyens pour mesurer la différence de fréquence entre les première et seconde fréquences de battement. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-dessous. Bien entendu la description et le dessin ne sont donnés qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures 1, 2, 3, 4, représentent schématiquement différents exemples de réalisation d'un équipement de mesure de distance, présentant une variation 7006180 2031586 2 rythmique de la distance entre deux sources de rayonnement à la station d'émission. Les figures 5 et 6 représentent schématiquement divers exemples de réalisation d'un équipement de mesure de distance présentant une variation rythmique de la distance entre deux antennes de réception de la station de réception. 5 Comme cela a déjà été décrit dans la demande de brevet sus-mentionnée, une source de fréquence radio peut être couplée à un réseau linéaire d'antennes par l'intermédiaire d'un commutateur pour simuler une source se déplaçant à vitesse constante. Si une seconde fréquence est rayonnée à partir d'une source fixe, cette transmission combinée fait varier,avec la direction;la fréquence de battement 10 entre les deux antennes actives. De là, avec deux récepteurs séparés, fonctionnant à partir de deux antennes espacées, quand la fréquence de battement est approximativement proportionnelle à l'angle de direction, la différence entre les fréquences de battement mesurées aux deux postes de réoeption est proportionnelle à la réciproque de la distance. 15 En se référant à la figure 1, une station d'émission (balise de navigation de terre) comprend une antenne fixe 1, rayonnant une énergie à fréquence radio d'un signal d'onde continue de fréquence F^ à partir d'un générateur approprié 2-à la fréquence radio. Il y a également un réseau linéaire d'antennes, régulièrement espacées, dont certaines sont représentées en 3, 4, 5 et 6, connectées 20 chacune par un câble d'alimentation tel que 7 à un commutateur 8. Le commutateur 8 est connecté à un générateur 9 de fréquence radio (F - f) différant d'une quantité déterminée par rapport à la fréquence F de la source 2 et, également5à un générateur basse fréquence 10. Des signaux radio, de fréquence F, provenant du générateur 9* sont envoyés 25 successivement et cycliquement, par le commutateur 8, à chacune des antennes du réseau sur le câble d'alimentation correspondant, afin de simuler un déplacement unidirectionnel, à vitesse constante, d'unè source de rayonnement d'onde continue à une fréquence F. Le processus de conmutation est commandé par un signal provenant du générateur basse fréquence 10. 30 Une station de réception mobile (montée sur un avion) comprend deux récepteurs séparés 11 et 12 dont les antennes 13 et 14 sont espacées dans le même sens que les deux sources de balise. Les antennes 13 et 14.- reçoivent chacune les deux fréquences à partir de la balise de terre, et une fréquence de battement peut en être dérivée à chaque récepteur. 35 Etant donné que la distance entre les sources de balise de terre varie de manière rythmique, comme cela est déjà décrit, un décalage de fréquence doppler est imposé au signal provenant de la source mobile simulée reçu par les deux récepteurs, le décalage de fréquence doppler qui est "vu" par un récepteur étant différent de celui "vu" par l'autre récepteur. 40 Chaque récepteur comprend des moyens pour extraire la fréquence de battement 7006180 2031586 3 des deux fréquences reçues, la fréquence de battement étant proportionnelle à l'angle de la direction à partir de la balise^ et la station de réception comprend, en outre, des moyens 15 pour déterminer la différence entre les deux fréquences de battement, cette différence étant proportionnelle à la réciproque de la dis-5 tance à partir de la balise. L'extraction et la détermination de la différence sont réalisées par des techniques analogiques ou digitales et aucune description supplémentaire de ces techniques n'est considérée nécessaire dans cette spécification. Les exemples de réalisation restant à décrire, fonctionnent sur le même 10 principe fondamental que celui invoqué dans la description relative à la figure 1, c'est-à-dire la variation rythmique entre la distance de chacune des sources (figures 2 à 4) ou des antennes de réception (figures 5 et 6), l'utilisation des deux fréquences différentes émises, et la détermination de la différence entre les deux fréquences de battement au récepteur. 15 Les mêmes références numériques ont été utilisées, quand cela était approprié, sur le dessin pour indiquer des composants ou des fonctions semblables, et la description restante concerne principalement l'illustration de plusieurs moyens différents d'obtention de la variation rythmique de la distance entre les sources ou entre les antennes du récepteur. 20 Sur la figure 2, la balise de terre comprend une antenne fixe 1 et un réseau d'antennes également espacées 3, 4, 5 e"t 6, alimentées par un commutateur 8 commandé par un générateur 10 à basse fréquence. Dans cette réalisation,il y a une exploration bidirectionnelle du réseau poux- simuler un déplacement de va et vient, à vitesse constante, de l'une des sources. La fréquence transmise par le 25 réseau est constante et est délivrée par le générateur 9 (fréquence F). La fréquence émise à partir de 1'antenne 1 doit • être changée à chaque inversion de l'exploration du réseau,à partir d'une valeur supérieure (ou inférieure) de la fréquence explorée jusqu'à line valeur inférieure égale (ou supérieure) de la fréquence explorée, de telle sorte qu'il y a un déplacement unidirectionnel de 30 la fréquence de battement entre les deux rayonnements. En conséquence, il y a effectivement deux générateurs à fréquence radio 2A (fréquence F + f) et 2B (fréquence F - f). Chaque fréquence est rayonnée tour à tour à partir de l'antenne 1 sur la demi-période appropriée du balayage bidirectionnel, et ceci est indiqué par un commutateur inverseur 16, commandé, comme cela est indiqué par une ligne 35 en traits interrompus 17 > par le générateur 10. Cette représentation est schématique et il est souhaitable que les trois fréquences requises en pratique puissent être dérivées à partir' d'un seul générateur à fréquence radio, avec une formation synchronisée appropriée des bandes latérales supérieure et inférieure. Sur la figure Jjil y a une antenne fixe 1 rayonnant une fréquence constante, 40 avec un balayage bidirectionnel à vitesse constante du réseau 3> 4, 5, 6. Un 7006180 2031586 4 changement de fréquence synchrone est réalisé sur les fréquences rayonnées par le réseau* les générateurs 9A et 9B (fréquence F + f et F - f, respectivement), étant commutés par le commutateur inverseur 16, commandé en 17 par le générateur 10. 5 Sur la figure ^ il y a une antenne fixe 1 et un réseau 3, 4, 5 et 6 qui est balayé bidirectionnellement à vitesse constante. Seulement deux fréquences sont utilisées (F + f et F - f) et sont interchangées à chaque demi-période de commutation. Ainsi, il y a deux générateurs 2 et 9> un pour chacune des fréquences requises, et le changement synchrone des fréquences est indiqué par les eomnu-10 tateurs inverseurs l6A et 16B, jumelés, commandés par le générateur 10. Dans les exemples de réalisation représentés sur les figures 5 et 6, la distance entre les deux sources 1 et 35 rayonnant chacune une fréquence différente à partir des générateurs respectifs 2 et S, est fixe et il y a une variation rythmique de la distance entre les antennes de réception. 15 Sur la figure 5* un récepteur 11 comporte une antenne simple 13, et l'autre récepteur 12 comporte un réseau linéaire d'antennes, régulièrement espacées 14A 14N, connectées chacune par un c^ble d'alimentation 18 à un commutateur 19, commandé par un générateur basse fréquence 20, de telle sorte que chaque antenne 14 est connectée à son tour au récepteur 12 par les balayages de commutation 20 du réseau à vitesse constante unidirectionnel ou bidirectionnel. Sur la figure 6, chaque récepteur 11 et 12 comporte un réseau linéaire d'antennes régulièrement espacées 13A 13N, et 14A 14N, chaque antenne étant connectée, à son tour, au récepteur correspondant par 1'intermédiaire des commutateurs 19A et 19B, commandés par le générateur basse fréquence 20, par 25 une consnutation unidirectionnelle à vitesse constante de chaque réseau, dans des directions opposées. L commutation de la source rayonnante à empilage vertical d'antennes actives, donnant une variation de la fréquence de battement en fonction de l'angle d'élévation, implique l'utilisation de deux antennes de réception, espacées 30 dans le même sens, c'est-à-dire dans le plan vertical. Un tel système présente l'avantage d'une indication de distance tout autour, indépendante du type d'avion utilisant le système. Quand le systeme est requis pour 1:atterrissage rur un trajet particulier, pour réaliser par exemple un dispositif de mesure de distance même sur la piste* 35 il est plus appropr-'é d'utiliser un réseau horizontal commuté, qui peut constituer le réseau à grande ouverture d'une balise de radioguidage définissant l'azimut. Dans ces circonstances, l'avion atterrissant utilise des antennes de ï"éception reg-rd-rt ver3 l'avant, dans le plan horizontal, c'est-à-dire dans le même sens, Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus 40 en relation avec un exemple particulier de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. "7006180 2031586 5 REVENDICATIONS. l°/~ Système de mesure de la distan.ce> caractérisé en ce qu'il comporte : - des moyens pour engendrer un premier signal à fréquence radio ; - un dispositif d'antennes pour émettre le premier signal à fréquence radio ; 5 - des moyens pour engendrer un second signal à fréquence radio ; - un dispositif d'antennes pour émettre le second signal à fréquence radio ; - un premier dispositif d'antennes pour recevoir les premier et second signaux émis, à fréquence radio ; - des moyens pour engendrer une première fréquence de battement, envoyée au 10 premier dispositif d'antennes ; - un second dispositif d'antennes pour recevoir les premier et second signaux émis, à fréquence radio ; - des moyens pour engendrer une seconde fréquence de battement, envoyée au second dispositif d'antennes ; 15 - des moyens associés avec l'un des dispositifs d'antennes pour décaler efficacement, en doppler, le second signal à fréquence radio ; - des moyens pour mesurer la différence de fréquence entre les première et seconde fréquences de battement. 2°/-- Système de mesure de distance selon la revendication 1, caractérisé 20 en ce que le dispositif pour émettre le second signal à fréquence radio comporte un réseau d'antennes, et en ce que les moyens pour décaler efficacement, en doppler, le second signal à fréquence radio comportent des moyens pour commuter le second signal à fréquence radio aux antennes du réseau. 3°/- Système de mesure de distance selon la revendication 2, caractérisé 25 en ce que les moyens pour engendrer le premier signal à fréquence radio comportent des moyens pour engendrer un premier signal modulé en fréquence. 4°/- Système de mesure de distance selon la revendication 3* caractérisé en ce que les moyens pour engendrer un premier signal modulé en fréquence comportent : 30 - un premier générateur de fréquence ; - un second générateur de fréquence ; - des moyens pour combiner les sorties des premier et second générateurs de fréquence afin d'engendrer un signal modulé en fréquence. 5°/-- Système de mesure de distance selon la revendication 2- caractérisé 35 en ce que les moyens pour engendrer le second signal à fréquence radio comportent des moyens pour engendrer un second signal modulé en fréquence. 6°/- Système de mesure de distance selon la revendication 5* caractérisé en ce que les moyens pour engendrer un second signal modulé en fréquence comportent : '40 - un premier générateur à fréquence radio ; 7006180 2031586 6 - un second générateur à fréquence radio ; - des moyens pour combiner les sorties des premier et second générateurs à fréquence radio afin d'engendrer un second signal modulé en fréquence, 7°/~ Système de mesure de distance selon la revendication 5* caractérisé 5 en ce que les moyens pour engendrer un premier signal à fréquence radio comportent des moyens pour engendrer un premier signal modulé en fréquence- 8°/- Système de mesure de distance selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second dispositif d'antennes comporte un réseau d'antennes, et en ce que les moyens pour décaler efficacement, en doppler^ le second signal 10 de fréquence comportent des moyens de commutation couplant les antennes du réseau aux moyens pour engendrer une première fréquence de battement. 9°/- Système de mesure de distance selon la revendication 8* caractérisé en ce que le premier dispositif d'antennes comporte un second réseau d'antennes, et en ce que les moyens pour décaler efficacement, en doppler, le second signal 15 à fréquence radio comportent, en plus, des moyens de commutation couplant le second réseau d'antennes aux moyens pour engendrer une seconde fréquence de battement.