Brevet FR2042459A1 — publié le 19710212

-i- 2042459 La radiogoniométrie utilise différents procédés. Dans le domaine des ondes dites VHF et UHR les antennes élémentaires ont des dimensions du même ordre de grandeur que la longueur d'onde d'espace libre» Pour établir des antennes dirigées on 5 uti&ise de. simples dépoles avec ou sans réflecteurs, des champs de dépoles ou bien des ensembles çomprotant plusieurs dépoles (ou antennes en tiges} alimentés de façons différentes. Pour .obtenir un minimum, ou un maximum de réception il peut faire tourner ces aériens ou les faire travailler sur un 10 goniomètre à bobine chercheuse tournante (système dit ADCOCK). Les goniomètres dits à vue qui travaillent selon le principe de la comparaison des composantes et des phases avec affichage sur un tube de Braun sont d'une extrême complication technique, comme nécessitant deux canaux de réception de même excursion.d'amplitude 15 et de phase. Les installations de goniométrie sur grande base dite (VDF) exigent également deux récepteurs et un aerien d'environ dix dépoles, disposés eh cercle. D'autres goniomètres qui se contentent d'un seul récep-20 teur travaillent le plus souvent au moyen d'un commutateur d'antenne et d'un commutateur de fréquence ihtermédiaire qui sont électriquement synchronisés. On met en mémoire les deux oscillations a fréquence Intermédiaire et on les compare au moyen de discriminateurs de phase. La résolution et la précision obtenues 25 sont moyennes. La présente invention se propose de résoudre le problème suivant î On veut pouvoir radiogoniométrer automatiquement, et notamment même à bord d'un avion. Sans avoir a faire tourner un système d'aérlerï ou a opérer manuellement quelques manoeuvres 30 que ce soit, on veut pouvoir obtenir automatiquement l'indication cherchée. L'équipement est conçu comme aide à la navigation, pour des avions de transport quelconques, dont l'appareil de radio en VHF/UHF est censé pouvoir être utilisé en phonie notamment, pour des liaisons avec de petits aérodromes et d'autres avions, 35 et en plus en goniométrie. Le trafic de phonie ne doit pas en être gêné pour autant. On se référera maihtenant aux dessins annexés dans 70 16620 -2- 2042459 lesquels : La Figure 1 est un diagramme de blocs d*un équipement suivant l'invention- La Figure 2 est un graphe donnant les courbes de tension 5 sur deux antennes en fonction du temps La Figure 3 est un système d'aériens composé de deux dépoles verticaux disposés à faible distance l'un de l'autre La Figure 4 est un système d'aériens analogue à celui de la Figure 3 mais comportant deux commutateurs d'antenne et 10 une "ligne supplémentaire a haute fréquence. L'invention part (voir Fig. 1) d'un radiagonlomètre VHF travaillant en numérique, soudant alternativement et en séquence rapide, au moyen d'un commutateur 1, les tensions sur au moins deux antennes locales 11, 12 écartées l'une de l'autre et 15 transmettant ces tensions à un récepteur 2, à partir duquel les variations de phase à fréquence interméidlare permettent de déterminer la direction de réception 15 (voir EIg»3) d'un signal à haute fréquence, au moyen d'un mesureur électronique numérique du temps 3. 20 Un procédé radiogoniométrique se caractérise suivant l'invention par le fait que, pour pouvoir détecter la différence de phase au moyen d'un seul canal de réception 2, on mesure (voir Fig. 2) la différence de temps entre d'une part le laps de temps qui sépare des Instants de même phase de la tension sur une pre-25 mière antenne 11, et d'autre part le laps de temps qui sépare un instant de phase déterminée de la tension sur la première antenne 11 et un instant de même phase de la tension sur la seconde antenne 12, laquelle a été substituée entre temps à la .première antenne pour être connectée au canal de réception 2. En d'autres termes, . 30 la tension à fréquence intermédiaire donnée par le récepteur est transmise a un détecteur (par exemple à un amplificateur de lecture du passage par zéro de la tension), lequel, en tous points de la courbe de tension (points de référence) accusant la même amplitude et la même croissance (soit positive, soit'négative), produit 35 une impulsion de déclenchement 8. Les impulsions de déclenchement 8 ouvrent .et ferment une porte électronique, tandis qu'un compteur compte des Impulsions d'horloge 70 16620 -3- 2042459 à une fréquence supérieure connue et les met en mémoire (méthode usuelle de mesure numérique d'un Intervalle de temps). Le commutateur d'antenne 1 de la Figure 1 est d'abord non actionné. 5 Le mesureur.3 mesure alors comme laps de temps la pério-- de 9 correspondant à- la fréquence intermédiaire et met cette valeur en mémoire à titre de premier terme sous forme électrique numérique. Après franchissement du second point de référence, le commutateur 1 de la Fig. 1 est actionné et connecte la seconde 10 antenne,12, au. récepteur 2» Le nouveau laps de temps obtenu 10 dst différent de la -période 9 relative à la fréquence intermédiaire, car la tension à fréquence intermédiaire suit la phase de l'antenne connectée. Par une méthode électrique numérique usuelle on forme- la différence des laps de temps 9 et 10. Cette diffé-15 rence de temps constitue une mesure de la différence de phase cherchée. D'après la Figure 3 le système d'aériens est constitué de deux dépoles verticaux II, 12 écartéa l'un de l'autre d'une distance de l'ordre de l/20 à l/2 longueur d'onde reçue. Si la 20 direction de réception des ondes électromagnétiques est définie par l'angle ^ (phi) qu'elle fait avec la droite joignant les dépoles, la différence de phase 0( cherchée est donnée par la relation 0^ = 360 cos degrés À 25 où est là distance séparant les deux antennes et A la longueur dronde reçue, ce qui veut dire que la différence de temps mesurée copne il a été dit ci-dessus permet bien de déterminer la direction de réception des ondes électromagnétiques. Pour réduire sur le résultat de'mesure l'effet des processus transitoires 30 dans le canal de réception 2 lors de la commutation d'antenne, la duréfe de- la mesure est prolongée "d'un intervalle de temps connu, par exemple d'une période complète. Lors de l'établissement de la différence de temps cherchée on tient compte de cet allongement connu, par exemple en le compensant. 35 Pour étendre le"domaine de mesure univôque a 360°d'azi- muth ledit équipement comporte une troisième antenne, permettant de faire tourner là base de mesure dans l'espace, en utilisant 70 16620 -4- chaque fois deux antennes sur trois. L'équipement radiogoniomé~trique décrit exige-dans la pratique de travailler sur une largeur de bande comprise entre 118 et 136 MHZ à l'intérieur de laquelle on ne risque pas d'avoir 5 d'erreur de> détermination. D'après la relation déjà donnée la différence de phase est - o( = 360 cos ^ degrés elle est donc fonction lineaire du rapport xf/\- de la distance 14 entre antennes à la longueur d'onde. La distance^ entre antennes 10 montées rigidement est constante, alors que la longueur d'onde reçue fluctue dans les limites de la bande de travail. Il en résulte une erreur de détermination qui doit être corrigée en multipliant le résultat de mesure par un facteur correctif. Pour le calculer l'équipement comporte dans la descente 15 d'antennes enuplus du commutateur 1 (voir Fig. 4) des commutateurs supplémentaires 16, 17 ainsi qu'une ligne supplémentaire à haute fréquence 18 de longueur électrique connue. Dans une première position le commutateur 1 connecte l'antenne 11 directement au récepteur 2 ; dans une autre position il la connecte par l'inter-20 médiaire de la ligne 4F de longueur électrique connue. Pour déterminer le facteur de correction on mesure une troisième différence de temps laquelle résulte de ce qu'au lieu de remplacer la première antenne par la seconde, la commutation a pour effet de laisser la première antenne connectée, mais la connexion au ré-25 cepteur se fait d'abord directement puis par l'intermédiaire de la ligne supplémentaire 18 de longueur électrique connue, demandant par conséquent une durée supplémentaire de parcours connue, indépendante de la fréquence. La nouvelle différence de temps mesurée varie avec la longueur d'onde reçue et donne en conséquence 30 le facteur de correction qui est bien égal à 1 pour une valeur déterminée ou de référence de la fréquence, et qui devient inférieur ou supérieur à 1 quand la 1 ongueur d'onde reçue s'écarte dans un sens ou dans l'autre de la longueur d'onde de référence. Pour pouvoir mettre en mémoire en même temps et aussi 35 faire indiquer par un même équipement devenu valeur goniométrique de direction de stations émettrices déterminées par l'équipement, qui ont été effectuées en succession rapide, par exemple dans une 70 16620 -5- 2042459 tour de contrôle d*aéroport ou pour détermination d'une position, on utilise une échelle circulaire de 360° portant sur tout son pourtour de petites ampoules (par exemple 36 ou 72)* Chaque illumination d'ampoule constitue une mesure gonioraétrique. Des 5 circuits électroniques de commande respectivement associés aux différentes petites ampoules font décroître dans le temps la luminosité de celles mises au travail. .On a ainsi une vue d'ensem-ble des directions des stations émettrices reçues par rapport a l'axe longitudinal de l'avion, et en même temps une appréciation 10 de la succession dans le temps des déterminations effectuées par les variations d'éclat des petites ampoules. 70 16620 -6- 2042459 REVENDICATIONS 1 - Procédé de détermination de la direction de réception d'ondes électromagnétiques par détection d'une différence de phase entre tensions sur au moins deux antennes écartées l'une 5 de l'autre, caractérisé par le fait que, pour pouvoir détecter la différence de phase au moyen d'un seul canal de réception, on mesure la différence de temps entre d'une part le laps de temps qui sépare des instants de même phase de la tension sur une première antenne, et d'autre part le laps de temps qui sépare un 10 instant de phase déterminée de la tension sur la première antenne et un instant de même phase de la tension sur la seconde antenne, laquelle a été substituée entre temps à la première, antenne pour être connectée audit canal de réception. 2 - Equipement radiogoniométrique permettant la mise en 15 oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte deux antennes écartées l'une de l'autre d'une distance inférieure à la demi-longueur d'onde, et susceptibles d'être alternativement connectées, au moyen d'un commutateur commandé électroniquement, à un unique canal de réception, de façon 20 que l'oscillation de sortie du canal de réception, a haute fréquence ou à fréquence intermédiaire, soit transmise a un mesureur électrique numérique de temps, que ce mesureur détermine chaque fois le laps de temps compris entre instants de même phase des oscillations qui lui sont transmises,et qu'il actionne, par 25 un moyen de commande approprié, ledit commutateur électroniquement commandé, après chaque réception d'un second signal de phase. 3 - Equipement selon la revendication 2, caractérisé par le fait que pour réduire l'effet des processus transitoires sur le résultat de mesure, la durée de la mesure est prolongée 30 d'un intervalle de temps connu, par exemple d'une période complète. 4 - Equipement selon les revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que pour étendre le domaine de mesure univoque à 360° d'azimuth, il comporte une troisième antenne permettant de faire tourner la base de mesure dans l'espace. 35 5 - Equipement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que pour déterminer un facteur de correction de l'erreur de mesure résultant des variations de longueur d'onde 70 16620 —r7, " i 2042459 des oscillations reçues sur un système de deux antennes à distance constante, l'équipement comporte des commutateurs supplémentaires d'antenne, au moyen desquels le mesureur électronique numérique de temps, détermine un troisième laps de temps faisant intervenir 5 successivement la première antenne a descente directe et la même première antenne à descente prolongée d'un câble à haute fréquence de longueur électrique connue, donc de temps, de parcours connu, de façon à pouvoir en déduire par le mesureur de temps ledit facteur de correction sous forme d'un groupe d'impulsions électroni-10 ques et que ledit facteur de correction soit bien égal a 1 pour une valeur déterminée ou de référence de la longueur d'onde, soit inférieur ou supérieur à 1 pour des longueurs d'onde s'écartant dans un sens ou dans l'autre! de la valeur de référence. 6 - Equipement selon l'une des revendications 2 à 5, 15 caractérisé par le fait que la différence de temps qui constitue une détermination directe de la direction de réception des ondes électromagnétiques rapportée à un axe de référence, est décodée au moyen d'un circuit électronique décodeur en lui-même connu et transmise .ensuite a un organe indicateur, constitué par un ensem-20 ble de petites ampoules, commutables au nombre par exemple de 36 ou 72, et disposées sur tout pourtour d'une échelle circulaire correspondant à 360°. 7 - Equipement selon la revendication 7, caractérisé par le fait que pour pouvoir ihdiquer et en même temps.mettre en 25 mémoire diverses valeurs goniométriques de direction déterminées par l'équipement et les exploiter par leur succession dans le temps, l'équipement comporte respectivement associés aux petites ampoules, des circuits électroniques de commande qui font décroître dans le temps la luminosité des petites ampoules mises au 30 travail.