Brevet FR2098374A1 — publié le 19720310

La présente invention se rapporte à des dispositifs de guidage et plus particulièrement à des dispositifs de guidage applicables à des avions et pouvant fonctionner aux hyperfréquences. Les dispositifs suivant l'invention sont applicables en particulier au guidage d'un avion lors de son atterrissage sur un aéroport. Dans la suite, l'invention sera décrite en référence à cette application. Cependant, il est évident que l'invention est également applicable au guidage d'un avion sur un trajet de descente qui peut ne pas titre obligatoirement une descente d'approche à l'atterrissage ou bien sur un trajet ascendant qui peut être ou non une montée après decollage dtun aéroport.En outre, l'invention est également applicable à des fonctions de guidage telles que le guidage en azimut d'un avion, d'un véhicule marin ou d'un véhicule terrestre par rapport à un émetteur installé dans une station au sol. Des dispositifs d'atterrissage aux instruments, parfois désignés par le symbole ILS ou PSV, peuvent fonctionner à des fréquences très élevées (VHF). Ces systèmes représentent un grand investissement dans des installations au sol d'aéroports et également dans des équipements d'avions. Cependant, aux fréquences VHF, il existe de nombreux aéroports où les systèmes en PSV classiques ne peuvent pas être utilisés de façon satisfaisante en raison des réflexions des signaux qui rendent les signaux d'émetteurs ambigus et inutilisables pour l'avion.En outre, les sys tèmes VHF sont très couteux, ce qui limite encore le nombre d'installations et empêche leur application à de nombreux aéroports où ils seraient nécessaires0 Un autre probime qui se pose avec les systèmes en PSV connus est qu'on ne peut disposer que d'un nombre limité de canaux VHF-PSV et que cela pose un problème, en particulier pour des zones urbaines congestionnées dans lesquelles il est prévu un grand nombre d'aéroports et d'autoroutes à installations en PSV. Puisque la bande VHF-PSV qui a été affectée aux auxiliaires de navigation est interposée entre la bande radiophonique FM et la bande de communications d'engins aéronautiques, on ne peut pas adopter la solution consistant en un simple élargissement de la bande disponible pour obtenir des fréquences VHF additionnelles. Les systèmes en PSV connus sont assez efficaces dans certains endroits et ils représentent un très gros investissement dans des installations au sol d'aéroports et en particulier dans des équipements d'avions. Suivant l'invention, il est prévu un système perfectionné d'atterrissage ou de pilotage aux instruments PSV ou ILS utilisant des hyperfréquences et offrant les avantages d'un faible prix, d'une possibilité d'utilisation sur la plupart des aéroports, de la prévision de canaux additionnels et en meme temps d'une comptabilité des équipements d'avions avec des équipements ILS classiques, en permettant la réception continue de signaux ILS classiques aux fréquences VHF et l'utilisation de récepteurs ILS existants comme partie du système hyperfréquences suivant l'invention. Le système de guidage suivant l'invention comprend un appareil destiné à titre installé dans un avion ou autre véhicule à guider et comportant un récepteur à fonction de guidage sen vant à recevoir des signaux de guidage dans une première bande prédéterminée de fréquences et agissant en réponse aux dits signaux de guidage pour produire un signal indiquant des écarts par rapport à un trajet prédéterminé. Un dispositif est relié au récepteur de manière à indiquer les signaux de déviation en vue de corrections de la traJectoire.Il est prévu un récepteur d'hyperfréquences qui reçoit des signaux de guidage dans une bande prédéterminée d'hyperfréquences en provenance de stations au sol, ledit récepteur comportant un convertisseur de fréquences comprenant des moyens agissant de façon à convertir des signaux d'hyperfréquences reçus par le récepteur par soustraction d'une fréquence fixe.Un circuit translateur de fréquence est branché entre le récepteur hyperfréquences et le récepteur à fonction de guidage, ledit circuit translateur de fréquence agissant sur les signaux convertis par le convertisseur de manière à effectuer la translation d'une partie sélectionnée ou sous-bande de ladité bande prédéterminée convertie d'hyperfré- quences dans ladite première bande prédéterminée de fréquences du récepteur à fonction de guidage, ledit circuit de translation assurant la sélection de l'une de plusieurs parties de sousbandes par décalage des signaux convertis par le convertisseur de l'un de plusieurs multiples d'une seconde fréquence fixe. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel - la Fig. 1 est un schéma d'un circuit d'un récepteur destiné à être monté dans un avion pour la mise en oeuvre de l'invention - la Fig. 2 est une représentation graphique montrant une affectation particulière de fréquences qui peut être utilisée dans la mise en oeuvre de l'invention - la Fig. 3 est un schéma plus détaillé d'un circuit montrant des caractéristiques préférées du récepteur-convertisseur hyperfréquences et également le circuit translateur de fréquence qui peut être employé dans le système de la Fig. 1. Dans la présente description, on va se référer à des stations au sol placées sur des aéroports. Cependant, il va de soi que l'invention est utilisable pour remplir des fonctions de guidage de descente (ou de montée) ou bien de trajectoire de vol, ces fonctions étant transmises par des stations au sol qui ne sont pas nécessairement placées dans des aéroports et qui peuvent être utilisées pour des véhicules marins, des véhicules terrestres aussi bien que pour des avions0 Le système suivant l'invention représenté plus particu lièrement sur la Fig. i comprend un récepteur de radioguidage en PSV 10 et un récepteur d'angle de pente ou d'atterrissage en PSV 14. Ces deux récepteurs transmettent des signaux à un indicateur en PSV 12.Le récepteur de radioguidage 10 peut fonction ner dans les fréquences normales de radioguidage HF, à savoir dans la bande comprise entre 108 et 11?MHz. Ces signaux peuvent être reçus en provenance d'une antenne de radioguidage 16 par l'intermédiaire d'un commutateurreprésenté schématiquement en 20. Le récepteur d'angle d'atterrissage ou angle de pente re çoit des signaux dans la bande habituelle des fréquences d'angle d'atterrissage comprise entre 328,6 et 335,4 lVEz. Ces signaux peuvent être reçus en provenance d'une antenne d'angle d'atterrissage 18 par l'intermédiaire d'un commutateur représenté schématiquement en 22 et pouvant être actionné en même temps que le commutateur 20. A l'exception des commutateurs 20 et 22, les composants du système décrit peuvent être des composants ILS classiques. Suivant l'invention, il est prévu un convertisseurrécepteur hyperfréquences 24 qui est branché de manière à recevoir des signaux hyperfréquences de PVS par l'intermédiaire d'une antenne hyperfréquence 26. Ces signaux peuvent être émis par un émetteur, installé au sol, et représenté schématiquement en 25, par l'intermédiaire d'une antenne 27. Les signaux hyperfréquences comprennent des signaux qui sont au format classique de PVS et ils sont convertis dans le convertisseur-récepteur 24 et dans un circuit translateur 28 en signaux rentrant dans les bandes de fréquences des récepteurs de radioguidage et d'angle de pente ou d'aterrissage. En conséquence, ces signaux peuvent être fournis directement aux récepteurs 10 et 14 par l'intermédiaire des liaisons 21 et 27 et des commutateurs 20 et 22.Des signaux situés dans la meme bande hyperfréquences peuvent également etre reçus et convertis par le récepteur 24 de manière à être transmis par l'intermédiaire d'une liaison 25 à un autre appareil auxiliaire de navigation 31. L'appareil 31 peut comprendre un système qui remplace complètement le récepteur de radioguidage 10 et le récepteur d'angle de pente ou d'atterrissage 14 en constituant un auxiliaire de navigation ou d'atterrissage plus compliqué. D'autre part, l'appareil 31 peut simplement compléter l'information fournie par les récepteurs 10 et 14.Par exemple, l'appareil 31 peut etre un appareil de mesure de distance et il peut utiliser une partie de la bande hyperfréquences re çues par le récepteur 24 qui n'est pas nécessaire pour remplir les fonctions de radioguidage en PSV et les fonctions d'angle ou de pente d'atterrissage. les termes "guidage" et "système de guidage" utilisés dans la presente description se rapportent à tous les systèmes HF à l'aide desquels une information est émise et reçue de façon à servir au guidage d'un avion. Cela comprend toutes les fonctions déerites plus haut ainsi que d'autres fonctions similaires. Au moins certaines de ces fonctions sont également appelées de temps en temps fonctions de navigation et les systèmes sont également appelés des systèmes de navigation. Certaines bandes d'hyperfréquences ont été définies plus haut et elles sont affectées à des fonctions de guidage. Elles comprennent la bande C comprise entre 5000 et 5250 MHz et la bande Ku comprise entre 15.400 et 15.700 MHz. Le mode préféré de réalisation de l'invention va être décrit en référence à un fonctionnement dans la bande C. Cependant, il va de soi que l'invention peut etre appliquée également pour un fonctionnement dans le bande Ku ou bien d'autres bandes d'hyperfréquences qui peuvent etre disponibles dans ce but. la bande C et la bande Ku sont chacune d'une largeur suffisante pour englober une gamme de fréquen ces dans lesquelles la différence absolue entre la valeur minimale et la valeur maximale des fréquences de la bande dépasse la différence entre la fréquence minimale de la bande de radioguidage classique et la fréquence maximale de la bande d'angles d'atterrissage classique.En conséquence, une simple conversion par soustraction de fréquences dans le convertisseur-recepteur de bande C 24 suffit pour convertir des signaux de raSoguidage de bande C et d'angle de pente ou d'atterrissage en fréquence respectives appropriées pour entre utilisées dans les récepteurs 10 et 14. Ce principe n'est vrai que si les signaux de localisateur et d'angle de pente ou d'atterrissage sont émis dans des sous-bandes adaptées de façon appropriée et comprises dans la bande d'hyperfréquences reçues par le récepteur 24. Des sousbandes appropriées dans ce but ont été représentées par exemple sur la Fig.2 en 30 et 32. Les signaux de radioguidage peuvent être émis dans la sous-bande 30 entre 5U00, 4 et 5004, 4 MHz, tandis que les signaux d'angle d'atterrissage peuvent titre émis dans la sous-bande complémentaire 32 entre 5221 et 5227, 8 MHz. Ces limites de fréquences des sous-bandes 30 et 32 sont indiquées au-dessus de la représentation des bandes sur la Fig0 2. La conversion de fréquence effectuée dans le récepteur 24 consiste dans une simple soustraction de 4892,4 MHz, résultant d'une sous-bande 30 convertie dans la gamme comprise entre 108 et 112 MHz, et d'une sous-bande 32 convertie dans la gamme comprise entre 328,6 et 335,4 MHz. Ces bandes de fréquences correspondent aux bandes VHF classiques pour les fonctions de radioguidage et d'angle d'atterrissage. Le circuit translateur 28 de la Fig.1 permet d'utiliser d'autres sous-bandes appariées par addition et soustraction d'incréments de fréquences de 7 MHz par rapport aux signaux de bande C convertie. Ainsi, comme indiqué en 34 sur la Fig. 2, des signaux de radioguidage peuvent être émis dans la sous-bande court prise entre 5007,4 et 5011,4 MHz, et après conversion, ils donnent des signaux de radioguidage situés dans une bande convertie comprise entre 115 et 119 MHz. En soustrayant 7 MHz à ces signaux dans le circuit translateur 28, ils sont transformés en une bande classique de fréquences de radioguidage comprise entre 108 et 112 MHz. Une sous-bande appariée pour l'émission de signaux d'angle d'atterrissage a été représentée en 36 dans la gamme comprise entre 5214 et 5220,8 MHz.Lorsque cette sous-bande est convertie dans le convertisseur-récepteur 24, les signaux résultants sont situés dans une sous-bande convertie comprise en tre 321,6 et 328,4 MHz. En ajoutant sept MHz à ces signaux dans le circuit translateur 28, ils sont transformés dans la bande classique de signaux d'angle d'atterrissage comprise entre 326,6 et 335,4 MHz. En conséquence, les sous-bandes 34 et 36 sont complémentaires, le meme multiple entier (1) de sept MHz étant soustrait de la sous-bande 34 et ajouté à la sous-bande 36 de manière à obtenir les fréquences classiques de radioguidage et d'angle d'atterrissage. Par le même processus, on peut ajouter et soustraire des multiples additionnels de sept MHz dans le circuit translateur afin d'obtenir des sous-bandes complémentaires additionnelles.Par exemple les sous-bandes 38 et 40 sont basées respectivement sur la soustraction et l'addition de 14 MHz (le second multiple entier de sept) dans le circuit translateur 28. Par ce moyen simple, on peut obtenir autant de sous-bandes complémentaires de fréquences qu'il est nécessaire. Il est proposé par exemple de produire un total de six paires de sous-bandes hyperfréquences complémentaires. Puisque trente neuf paires de canaux peuvent être sélectionnées par les récepteurs 10 et 14 à partir de chaque paire de sous-bandes, ce système permet d'obtenir deux cent trente quatre nouveaux canaux de PSV dans une bande d'hyperfréquences en addition aux trente neuf canaux de PSV déjà disponibles aux fréquences classiques de transmission VHF. Il est évident que les allocations de fréquences proposées sur la Fig. 2 pour les fonctions en PSV laissent une assez grande partie de la bande C inutilisée entre 5000 et 5250 MHz. En conséquence, l'appareil additionnel 31 alimenté par l'in termédiaire de la liaison 25 peut utiliser ces parties de la bande C non-employées par ailleurs pour d'autres fonctions de guidage, par exemple pour un instrument de mesure de distance. En variante, l'appareil 31 peut complètement remplacer la fonction de PSV et les signaux hyperfréquences reçus et convertis dans le récepteur 24 peuvent contenir des informations repré sentéés par certaines formes de modulation, par exemple une modulation de fréquence, qui sont différentes de la modulation d'amplitude utilisée présentement pour les fonctions de PSV. Ainsi on peut employer la meme bande d'hyperfréquences à la fois pour des signaux classiques modulés en amplitude ILS et pour des signaux modulés en fréquence intervenant dans des systèmes de guidage plus compliqués, tout en maintenant une comptabilité complète avec les systèmes de PSV existants La Fig. 3 est un schéma plus détaillé montant l'antenne 26 à bande C, le récepteur-convertisseur 24 et le circuit translateur 28. le récepteur 24 comprend un filtre 44 destiné à limiter le signal d'entrée à la barde C comprise entre 5000 et 5250 MHz et un mélangeur 46 dans lequel le signal est mélangé au signal de sortie d'un oscillateur à quartz fonctionnant à une fréquence de 4892,4 MHz de façon à obtenir des différences de fréquences à la sortie 25 du récepteur-convertisseur 24. le signal de sortie ainsi obtenu est appliqué au circuit translateur 28. Les signaux obtenus en 25 sont appliqués à deux canaux séparés prévus à l'intérieur du circuit translateur 28 et commençant par les filtres 52 et 54. Le filtre 52 est un filtre à bande passante qui laisse passer toutes les sous-bandes correspondant aux signaux de radioguidage, toutes ces sous-bandes é- tant comprises dans la gamme de fréquences allant de 108 à 147 MHz. D'une façon similaire, le filtre 54 limite son canal associé à une gamme comprise entre 293 et 336 MHz et comprenant toutes les sous-bandes des signaux d'angle d'atterrissage. Des sous bandes particulières sont ensuite sélectionnées en appliquant différentes fréquences de translation aux mélangeurs 56 et 58. Ces différentes fréquences de translation sont fournies par un oscillateur à quartz 60 fonctionnant à 7 MHz et par un multiplicateur de fréquence 62 qui peut être sélectivement enclenché de façon à effectuer une multiplication par un facteur de O à 5 en vue de sélectionner ainsi des paires de sous-bandes définies par lesdits facteurs. Lorsque le multiplicateur 62 est réglé sur 0 de manière à sélectionner les sous-bandes "zéro", le circuit de translation de fréquence est arrêté de sorte qu'il ne se produit plus aucune addition ou soustraction de fréquence dans le circuit translateur.Bien que cette partie du circuit translateur ait été décrite comme étant constituée par un multiplicateur de fréquence variable, il va de soi qu'il est possible en variante de prévoir un oscillateur de 35 MHz et un diviseur de fréquence qui peuvent être s'électivement enclenchés de maniere à effectuer une division par des facteurs différents en vue d'assurer les corrections appropriées de translation de fréquence. le circuit translateur 28 comprend également de préférence des filtres de sortie 64 et 66 conçus respectivement pour laisser passer les bandes de fréquences classiques de ra radioguidage et d'angle d'atterrissage en vue de leur transmission aux récepteurs de radioguidage et d'angle d'atterrissage par l'intermédiaire des connexions 21 et 23. En conséquence, le filtre 64 laisse passer des fréquences comprises entre 108,1 et 111,9 MHz et le filtre 66 laisse passer des fréquences comprises entre 328,7 et 335,3 MHz. Si nécessaire, on peut prévoir des amplificateurs 68 et 70. Bien que les fig. 2 et 3 aient été décrites en référence à un circuit translateur qui fonctionne avec des intervalles uniformes de 7 MHz, on peut utiliser en pratique un système dans lequel interviennent deux fréquences incrémentales différentes de translation. Ainsi, l'intervalle de 7 MHz peut titre utilisé pour la séparation des sous-bandes d'angle d'atterrimage et un intervalle légèrement plus petit, par exemple de 4 MHz, peut Entre utilisé pour la séparation des sous-bandes de radioguidage. Le ou les émetteurs de stations au sol n'ont pas été représentés ou décrits en détail. Ils peuvent être construits et fonctionner d'une manière classique, les signaux de PSV étant produits dans le format classique de PSV, à l'exception que l'émission s'effectue en hyperfréquences. En particulier, on peut utiliser deux émetteurs, à savoir un émetteur d'angle d'atterrissage qui est place avec son antenne à l'extrémité de la piste d'atterrissage qui est approchée en premier par l'avion et un metteur de radioguidage séparé qui peut être installé avec son antenne au-delà de l'extrémité éloignée de la piste (extrémité de décollage) afin de remplir une fonction de radioguidage pendant le roulement au-sol. En variante, on peut utiliser un seul émetteur pour remplir toutes les fonctions d'émission, cet appareil étant placé à la première extrémité de piste. Cela peut être souhaitable pour des raisons d'économie et de portabilité de l'ap pareil mais il ne remplit pas une fonction de radioguidage pendant l'atterrissage. REVENDICATIONS 1.- Installation de guidage du type comprenant un appareil destiné à entre monté sur un avion à guider et comportant un premier récepteur à fonction de guidage(10) recevant des signaux de guidage dans une première bande prédéterminée de fréquences et agissant en réponse à ces signaux de guidage pour produire un signal indiquant des écarts par rapport à une trajectoire prédéterminée et des moyens(12) reliés au dit récepteur pour indiquer les signaux d'écarts en vue de la correction de la trajectoire, caractérisée en ce qu'il est prévu un récepteur hyperfréquences (24) servant à recevoir des signaux de guidage dans une bande prédéterminée d'hyperfréquences en provenance de stations au sol et comportant un convertisseur de fréquence pourvu de moyens servant à convertir des signaux hyperfré quences reçus par le récepteur hyperfréquences par soustraction d'une fréquence fixe, un circuit de translation de fréquence(28) branché entre le récepteur hyperfréquences et le récepteur de fonction de guidage et assurant, lors de la réception de signaux convertis par le convertisseur de fréquence, la translation d'ure partie de sous-bande sélectionnée de ladite bande prédéterminée et convertie d'hyperfréquences dans ladite première bande de fréquences du récepteur de fonction de guidage0 2.- Installation de guidage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ledit circuit de translation (28)assure la sélection de l'une de plusieurs parties de sous-bande par décalage des signaux convertis par le convertisseur de fréquence d'un de plusieurs multiples d'une seconde fréquence fixe. 3.- Installation suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'il est prévu un second récepteur de fonction de guidage (14) servant à recevoir des signaux de navigation dans une seconde bande prédéterminée de fréquences et agissant en réponse aux dits signaux de guidage pour produire des signaux indiquant des écarts par rapport à une trajectoire prédéterminée, lesdits moyens d'indication de signaux d'écart (12) étant reliés au second récepteur à fonction de guidage pour produire des signaux d'écart en vue de la correction de la trajectoire, ledit circuit de translation de fréquence (28) étant branché entre le récepteur hyperfréquences (24) et le second récepteur à fonction de guidage (14) et agissant, lors de la réception de signaux convertis par ledit convertisseur de fréquen ce, pour assurer la translation de parties de sous-bandes complémentaires, sélectionnées et différentes de ladite bande prédéterminée et convertie d'hyperfréquences dans lesdites première et seconde bandes prédéterminées de fréquence des récepteurs à fonctions degiidage. 4.- Installation de guidage suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le circuit de translation(28) assure la sélection d'une paire complémentaire d'un groupe de paires de parties de sous-bandes par décalage des signaux convertis par ledit convertisseur de fréquence du même multiple sélectionné d'une seconde fréquence fixe. 5.- Installation de guidage suivant l'une des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que le premier récepteur à fonction de guidage (10) est un récepteur de radioguidage et en ce que le second récepteur à fonction de guidage (14) est un récepteur d'angle d'atterrissage. 6.- Installation de guidage suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que la translation de fréquence effectuée par ledit circuit translateur (28) est effectuée par des décalages de fréquence, le décalage de la partie de sous-bande complémentaire inférieur s'effectuant vers le haut et le décalage de la partie de sous-bande supérieur s'effectuant vers le bas 7.- Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce que lesdites parties de sous-bande complémentaires sont toutes deux décalées en fréquence par ledit circuit de translation(28) du meme multiple d'une seconde fréquence fixe dans ladite bande prédéterminée d'hyperfréquences et en ce que ledit multiple de la seconde fréquence fixe peut être sélectionné en vue de choisir ainsi des parties de sous-bande complémentaires particulières. 8.- Installation suivant l'une des revendications 3 à 7 caractérisée en ce que ladite bande prédéterminée d'hyperfréquences reçues par le récepteur hyperfréquences (24) a une largeur au moins suffisante pour englober une gamme de fréquences telle que la différence entre les valeurs minimale et maximale dans ladite bande d'hyperfréquences est supérieure à la différence entre les valeu'minimale et maximale des fréquences comprises dans lesdites première et seconde bandes prédéterminées de fréquences. 9.- Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'un auxiliaire de navigation additionnel (31) est branché de manière à recevoir des signaux provenant du récepteur hyperfréquences et du convertisseur de fréquences afin de remplir des fonctions d'auxiliaire de navigation. 10.- Installation suivant la revendication 5, caractérisée en ce que ledit auxiliaire de navigation additionnel est un équipement de mesure de distance. 11.- Installation suivant l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisée en ce qu'il est prévu un appareil placé dans une station au sol et comportant un émetteur de radioguidage hyperfréquences agencé pour être installé à l'extré- mité de sortie d'une piste d'aéroport et un émetteur séparé d'angle d'atterrissage fonctionnant en hyperfréquences et agencé pour être installé en avant de l'extrémité d'approche de la mdme piste de l'aéroport0 12.- Installation suivant l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisée en ce qu'il est prévu un appareil monté dans une station au sol et comportant une combinaison d'un émetteur de radioguidage d'angle d'atterrissage fonctionnant en hyperfréquences