Brevet FR2107921A1 — publié le 19720512

La présente invention concerne les systèmes de détection d'approche et s'applique particulièrement aux domaines industriel et militaire. Selon l'invention, le dispositif de détection d'approche comporte une ligne de transmission d'onde de sol, un générateur de signal radiofréquence, un générateur d'onde de sol, ce générateur étant agencé de façon à être excité par le signal radiofréquence et, en réponse à ce dernier, à envoyer sur la ligne de transmission une onde de sol produisant un champ électromagnétique autour de cette ligne, un récepteur d'onde de sol sur la ligne de transmission, agencé de façon à recevoir l'onde de sol en provenance de cette ligne, un moyen connecté à ce récepteur pour absorber l'énergie de l'onde de sol et à empêcher la production d'ondes stationnaires sur la ligne, et un dispositif de détection connecté au générateur d'onde de sol et isolé du générateur radiofréquence, pour détecter l'énergie réfléchie le long de la ligne de transmission à la suite de la pénétration d'un corps dans le champ électromagnétique. Un tel dispositif emploie donc une ligne de transmission d'onde de sol dont la théorie de fonctionnement est donnée aux pages 518 à 525 des "lEEE Transactions on Communication Technology " d'Octobre 1969. La ligne de transmission peut suivre la limite d'une zone dans laquelle on veut être averti de toute intrusion, ou peut s'étendre autour de tout le périmètre de cette zone. Dans les deux cas, elle devra être supportée par des organes isolés. De plus, il est normalement recommandé que la ligne de transmission soit espacée de tout objet ou normalement proche (notamment le sol) et que la portée du champ électromagnétique soit telle qu'une faible partie du champ seulement soit absorbée dans les objets du voisinage. L'appareil détecteur utilisé dans l'installation peut comprendre un réflectomètre, c'est-à-dire un dispositif de mesure mesurant le rapport de l'énergie réfléchie à l'énergie incidente sur une surface réfléchissante, ou une discontinuité. D'autres détails sur les réflectomètres sont donnés aux pages 94 à 100 du numéro de Mars 1947 de "Electrical Communication". Cependant, l'installation comporte de préférence un moyen dont le fonctionnementwest tel que l'onde de sol envoyée sur la ligne de transmission est modulée en impulsions, et un dispo sitif pour mesurer sur l'appareil de détection l'intervalle qui sépare toute impulsion transmise de la mme impulsion après réflexion par le corps de l'individu ou de l'animal indésirable. Cet intervalle représente la distance sur la ligne de transmission entre l'emplacement où se produit l'intrusion et l'appareil détecteur, et indique, par conséquent, l'emplacement approximatif de l'intrus. Ceci est particulièrement intéressant dans les installations qui emploient une longue ligne de transmission. Deux modes de réalisation du dispositif détecteur d'approche de l'invention sont maintenant décrits à titre d'exemple, en se référant aux dessins annexés dans lesquels Les figures 1 et 2 sont des schémas des deux dispositifs respectifs, et la figure 3 est une coupe du générateur d'onde de sol sur la ligne de transmission (ou du détecteur identique) employé dans chaque dispositif. Si l'on se réfère tout d'abord à la figure 1, le dispositif comporte une ligne de transmission d'onde de sol 1 comprenant un filament central électriquement conducteur recouvert extérieurement par une gaine de matériau diélectrique. Des résultats satisfaisants ont été obtenus en employant comme filament un fil en cuivre électrolytique de 2,6 mm de diamètre et une gaine de polyoléfine thermorétractable de 0,5 mm comme gaine diélectrique. Comme on l'a déjà remarqué, la ligne de transmission peut ne s'étendre que sur une partie de la limite dsune zone où l'on désire être averti des intrusions, ou tout autour de la zone. Dans les deux cas, elle est supportée généralement parallèlement au sol, mais est isolée de ce dernier, par des supports désignés par la référence 2. Ces supports sont isolants, c'est-à-dire constitués par un matériau à faibles pertes. Pour des portions rectilignes, un cordon de nylon tendu entre deux piquets de bois, (ainsi que cela est représenté) donne de bons résultats. Pour les angles, des poulies ou des quadrants de grand. diamètre et à chape étroite portés par des poteaux de bois peuvent être employés. La figure 3 représente la structure du générateur d'onde de sol sur la ligne de transmission, et du récepteur identique désigné par la référence 4. Si l'on se réfère à cette figure, un conducteur 5, dont la surface peut être filetée, moletée ou rendue rugueuse de toute autre manière, est enfermé dans un élément en matière moulée constituée par exemple par du polystyrène d charnels croisées. Un pavillon en aluminium 7 entoure l'élément en résine synthétique 6, et comporte un collet 8 qui s'encastre dans un collet 9 d'un élément tubulaire en aluminium 10. Ce dernier élément est collé à l'élément en matière moulée 6. Les extrémités de droite du conducteur 5 et de l'élément en matière moulée 6, sont amincies comme cela est représenté sur la figure.Une borne filetée il engagée dans l'élément conducteur 5 connecte le générateur ou le récepteur d'onde de sol au filament électriquement conducteur de la ligne de transmission. Un connecteur 12 pour câble coaxial est disposé à 'extrémité opposée du conducteur 5. Si l'on se rapporte à nouveau à la figure 1, un générateur 13 de signal à 900 MHz est connecté de façon à exciter le générateur d'onde de sol 3 à travers un réflectomètre 14, les connexions étant réalisées par câbles coaxiaux. Comme on l'a précédemment décrit, le réflectomètre est employé pour ne détecter uniquement que l'énergie réfléchie, et agit en liaison avec un indicateur 15. Â l'extrémité opposée de la ligne de transmission, une terminaison 16 est connectée au récepteur 4 par un câble coa xial. L'impédance caractéristique de cette terminaison est celle du câble coaxial. Son fonctionnement est tel qu'elle absorbe 11é- nergie de l'onde de sol et qu'elle évite l'apparition de toute onde stationnaire sur la ligne de transmission. En service, le générateur 3 et le récepteur 4 fonctionnent chacun comme coupleur d'impédance. Donc, le générateur d'onde de sol provoque la propagation du courant le long de la ligne jusqu'au récepteur 4, et de là à la terminaison 16. Le champ électromagnétique résultant qui propage et qui enveloppe la ligne de transmission présente une "dispersion" qui dépend de l'amplitude du signal d'excitation. La valeur de ce dernier est réglée de façon à produire un champ qui s'étend vers le sol et à une hauteur suffisante au-dessus de la ligne, empêchant donc les intrus de l'éviter en rampant sous la ligne ou en sautant par dessus cette dernière. Dans ces conditions, l'énergie s'écoulant depuis le générateur 3 vers le récepteur 4 est absorbée dans la terminaison 16. Si un corps ayant une caractéristique électrique différente de celle de l'air pénètre dans le champ ce dernier est perturbé et une partie de l'énergie est réfléchie en direction du générateur lequel vis-à-vis de cette énergie réfléchie agit comme un récepteur le connectant au réflectomètre 14. Un signal est alors appliqué à l'indicateur 15 qui signale la présence d'un intrus quelque part le long de la ligne 2. Le dispositif de détection de la fig. 2 comprend des éléments additionnels destinés à faire connaître non seulement la présence d'un intrus mais en outre l'endroit où il se trouve. Comme il est possible d'employer des lignes de transmission de plusieurs kilomètres de long, ceci présente un avantage considérable pour les gardiens ou le personnel de surveillance utilisant ce dispositif. Dans cet autre dispositif la ligne de transmission, le générateur d'onde de sol et le détecteur ainsi que la terminaison sont identiques, mais l'appareillage d'excitation et de détection est différent. Ici, le générateur 3 est excité par llintermédiai- re d'un circulateur à ferrite 17, qui agit comme dispositif d'isolement, à partir d'un générateur radiofréquence 18 qui fournit la puissance non pas en régime continu mais sous forme impulsionnelle, sous la commande d'un modulateur d'impulsion 19. L'énergie qui retraverse la ligne de transmission après une réflexion provoquée par un intrus, traverse le circulateur 17 et parvient à un récepteur 20 qui est de préférence un récepteur superhétérodyne comportant un mélangeur-oscillateur local et un amplificateur de fréquence intermédiaire. Le récepteur 20 fournit un signal de sortie à un comparateur 21 qui compare l'instant d'arrivée de ce signal avec le signal produit par le modulateur d'impulsion 19. Le signal de sortie du comparateur est alors appliqué à un indicateur 22, qui indique l'intervalle séparant une impulsion provenant du générateur radiofréquence 18 d'une réflexion provenant d'un intrus. Ainsi qu'on l'a précédemment expliqué, cette indication représente la distance qui sépare l'intrus du générateur d'onde de sol le long de la ligne de transmission. I1 faut noter que l'indicateur et le comparateur peuvent être combinés sous la forme d'un tube à rayons cathodiques. REVENDIOAEIONS. 1. Dispositif de détection d'approche caractérisé en ce qu'il comporte une ligne de transmission d'onde de sol, un géné- rateur de signal radiofréquence, un générateur d'onde de sol agencé de façon à être excité par le signal radiofréquence et, en réponse à ce dernier1 à envoyer le long de la ligne de transmission une onde de sol produisant un champ électromagnétique autour de cette ligne, un récepteur d'onde de sol en provenance de la ligne de transmission connecté de façon à recevoir l'onde de sol transmise par la ligne, un moyen connecté au récepteur pour absorber l'énergie de l'onde de sol et pour empêcher l'apparition d'ondes stationnaires sur la ligne, et un appareil de détection connecté au générateur d'onde de sol et isolé du générateur de signal, pour détecter l'énergie réfléchie le long de la ligne de transmission à la suite de la pénétration d'un individu, d'un animal ou d'un objet dans le champ électromagnétique. 2. Dispositif de détection d'approche, caractérisé en ce qu'il comprend une ligne de transmission d'onde de sol supportée par des supports isolants et s'étendant le long de la limite d'une zone dans laquelle on désire être averti de toute intrusion un générateur de signal radiofréquence, un générateur d'onde de sol connecté de façon à être excité par le signal radiofréquence et, en réponse à ce dernier, à envoyer sur la ligne de transmission une onde de sol produisant un champ électromagnétique autour de cette dernière, la ligne de transmission étant isolée des corps ou objets du voisinage et l'amplitude du champ électromagnétique étant tehe que seule une portion réduite du champ est absorbée dans ces corps ou objets, un récepteur d'onde de sol en provenance de la ligne de transmission connecté de façon à recevoir l'onde de sol provenant de la ligne, un moyen connecté au récepteur de façon à absorber l'énergie de l'onde de sol et à éviter l'apparition d'ondes stationnaires sur la ligne, et un appareil de détection connecté au générateur d'onde de sol et isolé du générateur de signal de façon à détecter l'énergie réfléchie le long de la ligne de transmission à la suite de la pénétration d'un corps ou d'un objet dans le champ électromagnétique. 3. Dispositif de détection d'approche conforme aux revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'appareil de détection comporte un réflectomètre. 4. Dispositif détecteur d'approche conforme aux reven dications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen agissant de telle sorte que l'onde de sol envoyée le long de la ligne de transmission est modulée en impulsion, et un dispositif de mesure pour mesurer sur l'appareil de détection le temps qui s'est écoulé entre toute impulsion émise et la même impulsion après sa réflexion par le corps de l'intrus.