Brevet FR2108146A1 — publié le 19720519

La présente invention concerne les stations de radiophare de grande précision destinées à la radionavigation et plus particulièrement les stations dites à grande base, c'est-à-dire dont le centre de phase se deplace-périodiquement dans ltespaoe, générale- ment sur une surface. les problèmes posés par laide à la radionavigation aérienne deviennent de plus en plus difficiles en raison de 1 importance croissante du trafic. Ceci conduit non seulement à augmenter la précision avec laquelle un aéronef peut suivre une route fixée à l'avance, mais à augmenter le nombre de routes possibles sans augmenter, dans les mêmes proportions, l'importance, dejà grande, des infrastructures existantes. On sait que dans les régions du globe à grande densité de trafic (Europe occidentale par exemple), les routes sont jalonnées par des radimhrres, généralement du type à modulation d'amplitude, par rapport auxquels l'avion l'avion est guidé à azimut constant, vu de la station à laquelle il se confie. De cette façon, l'avion est sur d'atteindre son but, mais par un itinéraire plus ou moins direct, fonction de la précision de la station. De ce seul fait, il y a déjà intérêt à réaliser une précision la meilleure possible. Or, cette canalisation des aéronefs dans un espace réduit en limite sévèrement le nombre si on ne veut pas augmenter dangereusement les risques de collision. Pour sortir de ces routes imposées, on peut envisager d'utiliser les stations de radiophare en association par 3, pour permettre au pilote d'en déduire son gisement. Enis une excellente précision est evidemment nécessaire. Il est connu de réaliser des radiophares à grande base, présentant de hautes performances, en particulier en utilisant l'ef- fet Doppler qui permet d'atteinare une précision supérieure à celle des radiophares à modulation d'amplitude, mais ils sont beaucoup plus coûteux et leur emploi dans des stations existantes exige un remplacement complet des équipements. La présente invention pour objet de pallier ces inconve lents. Selon l'invention la station de radiophare alimentée par des générateurs à haute fréquence modulée en amplitude, est caractérisée en ce quelle comprend une pluralité dlanterlnes rayonnant un diagramme cardioSdal tournant et des moyens de connecter successivement, à une fréquence prédéterminée, lesdits générateurs à chacune desdites antennes0 LXinvention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparattront à l'aide de la description et des dessins joints sur lesquels : - la figure 1; est un schéma de principe d'un exemple de station de radiophare selon l'inverltion, - les figures 2 et 3 sont des diagrammes explicatifs. Sur la figure t, les antennes t à 6, représentées chacune symboliquement par deux diptles croisés, sont reliées par les ct- bles respectifs 71 à 76 au distributeur 7 qui reçoit les signaux délivrés pour le générateur de fréquence porteuse 9 et les géné- rateura de bandes latérales 8 et 10. les antennes t, 4 et 6 sont disposées aux sommets d'un triangle équilatéral et les antennes 2, 3 et 5 sont plaoées respec- tivement 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 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 À Chacune des six antennes est suffisamment éloignée de ses voisines pour que son diagramme de directivité ne soit pas affeoté par ses voisines. Chacune d'elles, qui peut titre de tout type connu, par exemple soit du type dipoles croisés, comme symboliquement représenté, soit du type à quatre fentes réparties sur un cylindre, sont alimentées successivement à l'aide du distributeur 7, à la fois par le générateur de fréquence porteuse 9, contenant l'informa- tion de la phase de référence d'un signal modulant, et par les générateurs 8 et 10 de meme fréquence porteuse et en phase avec le générateur 9, mais modulé respectivement en quadrature l'un par rapport à l'autre par le signal modulant.Comme il est bien connu, les antennes sont alimentées par le générateur 9 en vue de constituer le diagramme omnidirectionnel et par les générateurs 8 et 10 en vue de réaliser un lobe tournant dont la vitesse est égale à la fréquence de modulation F, couramment choisie égale à 30 Hz. le distributeur 7 assure la commutation cyclique du raccordement des antennes à chacun de ces générateurs. La fréquence de la commutation est identique à celle du signal modulant et synchronisée avec elle de sorte que le changement d'antenne intervient dès que le lobe tournant a effectué 7600 sur l'antenne en service. Par rapport au fonctionnement habituel sur une seule antenne, le récepteur de bord de l'aéronef, 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 cardiordal. le signal composite reçu peut alors être 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 l'erreur moyenne des erreurs des signaux reçus respectivement de chacune des six antennes. Les erreurs prises en considération sont celles résultant de la création, sous effet de l'environnement, de rayons. réfléchis qui parviennent au récepteur 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 àn- tenne seule, dans un certain rapport K, qui peut atteindre 1/3 et même moins. Sur la figure 2, est représentée la valeur de ce facteur d'amélioration K, en fonction de l'angle \' que présente la direction du rayon réfléchi parasite, par rapport au rayon principal, lorsque une antenne est supposée occuper rapidement et successi- vement tous les points d'une surrace ou dlune courbe, en supposant que dC , ainsi que l'amplitude IL du signal réfléchi, reste iden- tique pour chacune d'elles. la courbe 20 est tracée en supposant que les antennes sont réparties sur la surface dtun 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 m8me rayon et la courbe 22 sur deux circonférences de rayons respectifs égaux à cette longueur d'onde et à deux fois sa-valeur. Blamélioration ainsi obtenue est très importante, de ltor- dre de â fois (E = 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 même facteur dtamélioration est représentée en fonction de l'angle ck dans le cas où le nombre des antennes est fini. La courbe 32 est relative à une distribution de 6 antennes conformément à la figure t. et la courbe 31 correspond au cas où le rayon du cercle extérieur, passant par les trois antennes 1, 4, 6, est égal à t,6 longueur d'onde seulement. On voit qu'un gain de 3 (E = 0,33) peut être, 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'amélioration réels beaucoup plus importants, supérieurs à oinq par exem ple. La disposition en triangle montrée figure 1 n'est évidemment qu'unie 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 1.100 avec le signal principal utile. Le choix de la disposition est fonction des particularités du site où doit être installée l'antenne. Il en est de même pour les types d'antennes utilisés qui peuvent être de tout type connu dont le diagramme de rayonnement est un diagramme cardioTdal tournant. Il résulte clairement de ce qui précède que la station de radiophare selon l'invention permet d'obtenir des performances au moins aussi bonne que les stations a effet Doppler sur lesquelles elle présente les avantages considérables d'une plus grande simplicit, d'un coût très inférieur et surtout de pouvoir se constituer aisément à partir de stations existantes à un seul aérien dont la plus grande partie de l'équipement électronique, essentiellement les générateurs de signaux, sont récupérables, ce qui ne serait pas le cas en y substituant une station à effet Doppler. REVEIiDICADIOYJS 1.. Station de radiophare alimentée par des générateurs à haute fréquence modulés en amplitude, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité d'antennes rayonnant un diagramme cardio Sdal tournant et des moyens pour connecter successivement, à une fréquence prédéterminée, lesdits générateurs à chacune desdites antennes0 2, Station de radiophare selon la revendication 1 caractéri- see 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 définissant une circonférence de rayon R et les trois autres sont situées respectivement au milieu de chacun des côtés dudit triangle. 3. Station de radiophare selon la revendication 2 caractérisée en ce que ledit ragon R est égal à deux fois la longueur d'onde du signal à haute frequence à émettre par ladite station, ladite fréquence prédéterminée étant de trente Hertz.