Brevet FR2112029A1 — publié le 19720616

a présente invention concerne les stations de radiogoniométrie de grande précision destinées à la radionavigation, et plus particulièrement les stations dites à grande base, ctest-R- dire dont le centre de phase se déplace périodiquement dans ltes pactes généralement sur une surface. La densité croissante du trafic aérien rend nécessaire une évaluation de plus en plus précise du positionnement des aero- nefs par les stations de surveillance au sol. Une des causes essentielles d'imprécision dans les relèvements provient de l'environnement qui perturbe la propagation des ondes électromagnétiques en incurvant leur trajectoire ou en créant des trajets supplémentaires par réflexion sur des obsta clefs. la recherche de la diminution de l'influence des réflexions parasites sur un relèvement radiogoniométrique a conduit à mettre en émidunce l'influence de la base de mesure du dispositif. L' idée d'effectuer la moyenne sur une grande surface a provoqué le -développement de nombreux dispositifs à grande base, en particulier : interféromètre, Wullenweber, poppler. Tous ces dispositifs entrainent une diminution appréciable de 11 erreur par suite de la directivité accrue de l'ensemble des antenne s. les réalisations dans les bandes ViiF ont plus particulièrement porté sur des systèmes Doppler où la phase du signal est modulée par le déplacement d'une antenne tournant autour d'un cercle. Mais ces systèmes sont cofteux et, dans le cas d'une amélio- ration d'une infrastructure existante exigent un remplacement complet du matériel. La présente invention a pour but de palier cet inconvénient. Selon l'invention la station de radiogoniométrie comportant un récepteur à modulation d'amplitude est caractérisée en ce qu'elle comprend :une pluralité d'antennes..........à diagramme cardioïdal tournant, et des moyens pour connecter successive- ment, à une fréquence prédéterminée, ledit récepteur à chacune desdites antennes. iir invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparattront à l'aide de la description et des dessins joints sur lesquels : - la figure t est un schéma de principe d'un exemple de station de radiogoniométrie selon l'invention, - les figures 2 et 3 sont des diagrammes explicatifs. Sur la figure t, les antennes t à 6 possèdent chacune un di ptle actif central, tel que 11, relié par les ombles respectifs 71 à 76, au distributeur 9, qui émet, par les cules correspon- dants W1 à 86 les signaux de commande de leurs six diptles réflec- teurs périphériques tels que t2 disposés au sommet d'un hexagone régulier. Par ailleurs le distributeur 9 transmet successivement au récepteur 8 les signaux reçus par les antennes 1 à 6 et reçoit les signaux de commande des réflecteurs, issus du générateur 7. Une horloge 10 rythme les commutations du distributeur 9 et l'é- mission de signaux pour le générateur 7. les antennes 1 4 et 6 sont disposées aux sommets dlun triangle équilatéral et les antennes 2,3 et 5 sont placées respectivement au milieu de chacun des trois côtés de ce triangle. L'espacement des aériens entre eux est choisi tel que le cercle de centre 0, dont la circonférence passe par les aériens 2,3 et 5, ait un rayon égal à la longueur d'onde À du signal à haute fréquence à recevoir par les aériens. De ce fait, les aériens 1,4 et 6 se trouvent situés sur un cercle concentrique avec le précédent, mais de rayon 2 A Chacune des six antennes est suffisamment éloignée de ses voisines, et des mesures complémentaires sont prises pour que le diagramme de directivité d'une antenne ne soit pas affecté par ses voisins Tous les brins actifs ou réflecteurs des antennes momentanément inutilisées sont mis hors résonance. De plus, la hauteur au-dessus du sol est avantageusement choisie de manière à annuler le champ réfléchi par le sol, dans la direction des autres antennes.Chacune d'elles présente donc les caractéristiques habituelles de ce type d'antienne bien connu, dont le diagramme est celui dtune cardiorde pouvant prendre six orientations différentes, espacées de 60 en 600, selon le choix du brin réflecteur dont un seul est mis en résonance à la fois. Ceci peut être effectué par exemple, en interrompant électriquement chacun des brins réflecteurs, tels que 12, par une diode dont la mise en conduction assure cette mise en résonance.Chacun des cules 71 à 76 comporte alors six circuits affectés à la transmission du signal correspondant respectivement à chacun des six brins réflecteurs de chaque antenne0 Chacun des câbles 81 à 86 comporte une ligne de transmission de signaux reçus par chaque brin actif, vers le récepteur 8, et un circuit assurant la commande de la mise en résonance du brin actif central de 1 antenne en service, de manière que les antennes au repos ne présentent aucun élément résonnait susceptible de modifier le diagramme des antennes adjacentes. le distributeur assure la commutation périodique à une fréquence F de ces lignes de transmission.Chacune des antennes est ainsi branchée successivement au récepteur 8 pendant une durée T1=1/F pendant laquelle le générateur 7 envoie une série de six signaux, chacun d'une durée T2 = ###, assurant par l'intermédiaire des cibles 71 à 76 connectés par le distributeur 9 en synchronisation avec les câbles respectifs 81 à 86, la mise en résonance successive des brins réflecteurs. L'horloge 10 donne le rythme des commutations aux fréquences F et 6 F, respectivement pour le distributeur 9 et le générateur 7. Par rapport au fonctionnement habituel sur une seule antenne, le récepteur 8, qui peut être de tout type connu, n'est nullement affecté par cette nouvelle disposition d'aériens, dans la mesure où la fréquence F est de l'ordre de 25 ou 30 Hz, valeur généralement utilisée pour la fréquence de rotation du diagramme cardio ïdal., le signal composite reçu peut alors titre considéré comme la somme d'une tension de fréquence F et d'une tension d'erreur à la fréquence F/6. Cette dernière est trop élevée pour le système de recopie, il en résulte un effet de filtrage et seul subsiste le signal moyen à la fréquence F affecté de 11 erreur moyenne des er reurs des signaux reçus respectivement de chacune des six antennes. les erreurs prises en considération sont celles résultant de la création sous l'effet de l'environnement de rayons réfléchi^~ qui parviennent à 1 antenne sous un angle différent du rayon principal. le calcul montre que, dans certaines conditions, cette erreur moyenne est très nettement inférieure à celle résultant d'une antenne seule, dans un certain rapport K, qui peut atteindre 1/10 et meme moins. Sur la figure 2, est représentée la valeur de ce facteur d'amélioration E, en fonction de l'angle DE que présente la direction du rayon réfléchi parasite, par rapport au rayon princi pal, lorsque une antenne est supposée occuper rapidement et successivement tous les points d'une surface ou d'une courbe, en supposant que o( , ainsi que l'amplitude A du signal réfléchi, reste identique pour chacune d'elles. La courbe 20 est tracée en supposant que les antennes sont réparties sur la surface d'un cercle de rayon égal à deux fois la longueur d'onde du signal à haute fréquence reçu La courbe 21 suppose une répartition sur une circonférence de même rayon et la courbe 22 sur deux circonférences de rayons respectifs égaux à cotte longueur d'onde et à deux fois sa valeur. L'amélioration ainsi obtenue est très importante, de l'ordre de 8 fois ( K = 0,125), en moyenne, mais elle est théorique et irréalisable puisque ce résultat suppose l'utilisation d'un nombre infini d'antennes. Sur la figure 3 la valeur de ce méme facteur d'amélioration est représentée en fonction de l'angle op dans le cas où le nom bre des antennes est fini. La courbe 32 est relative i une dis- tribution de 6 antennes conformément à la figure 1 et la courbe 31 correspond au cas où le rayon du cercle extérieur, passant par les trois antennes 1, 4, 6, est égal à 1,6 longueur d'onde seulement. On voit qutun gain de 3 ( K = 0,33) peut entre, en moyenne, obtenu avec cette réalisation. -En pratique, les rayons réfléchis proviennent de directions privilégiées dues à la présence d'obstacles de grande dimension tels que hangars et collines, il est donc possible par une orientation convenable des antennes d'obtenir des facteurs d'améliora- tion réels beaucoup plus importants, supérieurs à cinq par exemple. La disposition en triangle montrée figure t n'est évidemment qu'une des nombreuses autres possibles, la disposition en losange, en particulier, apporte un gain de plus de dix lorsque le rayon parasite est situé dans un secteur étroit faisant un angle de tt0 avec le signal principal utile. le choix de la disposition est fonction des particularités du site où doit être insta11ée 1 'an tenne. il en est de m8me pour les types d'antennes utilisés qui peuvent être de tout type connu dont le diagramme de rayonnement est un diagramme cardioidal tournant. Il résulte clairement de ce qui précède que la station de radiogoniométrie selon l'inventionpermet d1 obtenir des performan- ces au moins aussi bonnes que les stations à effet Deppler sur lesquelles elle présente les avantages considérables d'une plus grande simplicité, d'un court très inférieur et surtout de pouvoir se constituer aisément à partir de stations existazies à un seul aérien dont le récepteur reste inchangé, ce qui ne serait pas le cas en y substituant une station à effet toppler. REVlB;DICATIONE 1. Station de radiogoniométrie comportant un récepteur à modulation dplitudE, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité dtantennes *. b diagramme cardioSdal tournant, et des moyens pour connecter successivement, à une fréquence prédéterminée, ledit récepteur à chacune desdites antennes. 2. Station selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites antennes sont disposées sur une surface et au nombre de six dont trois sont placées aux sommets d'un triangle équilatéral, lesdits sommets définissant une circonférence de rayon R, et dont les trois autres sont situés respectivement aux milieux des trois côtés dudit triangle. 3. Station selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit rayon R est égal à deux fois la longueur d'onde du signal à haute fréquence à recevoir par ladite station, et en ce que ladite fréquence prédéterminée est de trente Hertz 4. Station selon la revendication t, caractérisée en ce que chacune desdites antennes est constituée drun dipôle vertical centrai captant les signaux reçus et de six dipôles verticaux périphériques disposés aux sommets d'un hexagone régulier, chacun desdits sept dipôles étant interrompus par une diode, dont la conduction assure la mise en résonance desdits dipôles sur la fréquence à recevoir, lesdits moyens de connection assurant en outre la commande desdites diodes de manière à mettre en résonance un seul dipôle central pendant un intervalle de temps donné au cours duquel ...... lesdits dipôles périphériques, assooii avec ledit dipôle central, sont successivement mis en résonance.