Brevet FR2130525A1 — publié le 19721103

La présente invention concerne les balises radio, destinées aux systèmes de navigation ou de recherche de direction. Dans la balise du type Doppler décrite dans le brevet d'invention n° 69 32 355 déposé le 23 septembre 1969 par la demanderesse, la direction 5 mesurée à partir du réseau d'antennes de la balise est définie par la fréquence de l'onde commutée, émise dans cette direction. Un simple balayage du réseau d'antennes s'effectuant pendant me durée définie, le spectre total émis est théoriquement infini mais,dans chaque direction, il est essentiellement composé d'un "lobe de fréquence principal" et d'un système de "lobes latéraux" de fré-10 quence. Quand on utilise une excitation d'amplitude uniforme pour les éléments rayonnants individuels, les lobes latéraux de fréquence décroissent en amplitude approximativement selon une loi sinus x qui, pour certaines applications, • «X n'est pas suffisamment rapide. Dans la demande de brevet n° 69 ^3 098 déposée le 12 décembre 1969 par la 15 demanderesse, on a montré que la réduction d'amplitude de l'excitation des antennes peut être utilisée pour exercer une commande et un contrôle des lobes latéraux-de fréquence, juste quand la réduction d'amplitude des excitations simultanées d'un réseau.en phase est capable de supprimer les lobes latéraux d'amplitude de son diagramme de rayonnement polaire. La réduction d'amplitude 20 de lfexeiiation d'un réseau du type Doppler, comme cela est décrit dans la demande de brevet n° 69 ^3 098, est complètement utilisable, en particulier, quand le récepteur emploie le type "filtre de poursuite" pour la technique de décodage de fréquence. Toutefois, quand il est souhaitable d'utiliser un récepteur du type à 25 simple comptage de fréquence, comme cela est décrit dans la demande de brevet n° 70 OU 071, déposée le 5 février 1970 par la demanderesse, il survient un inconvénient quand l'onde émise est réduite par suite de la perte résultante du rapport signal sur bruit correspondant au moment de la réduction maximale. Un autre inconvénient réside en ce que le signal rayonné est plus sensible 30 aux interférences. Comme cela a également été décrit dans la demande de brevet n° 69 32 355, la réduction de l'amplitude du signal peut être appliquée après réception du signal, mais ceci introduit une complexité qu'il serait préférable d'éviter. La présente invention a pour objet d'obtenir une forme de réduction 35 utilisable de la transmission, qui maintienne l'avantage total de la transmission à amplitude constante en supprimant les effets de bruit et d'interférence, tout en permettant l'utilisation efficace d'un récepteur du type à comptage de fréquence. Selon l'invention, il est proposé une balise de radionavigation caracté-1*0 risée en ce qu'elle comporte : 72 09961 2 2130525 - un réseau linéaire d'éléments d'antennes, régulièrement espacés ; - des moyens pour relier une source d'énergie à fréquence radio,à amplitude constante,tour à tour à chacun des éléments d'antennes afin de simuler un déplacement unidirectionnel ou bidirectionnel, à vitesse constante, d'un seul 5 élément rayonnant, le long du réseau, de telle sorte que chaque cycle complet de balayage du réseau comporte un balayage complexe selon lequel les éléments d'antennes intermédiaires situés entre les portions d'extrémité du réseau sont balayés un plus grand nombre de fois que les éléments d'antennes des portions d'extrémité. 10 D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-dessous. Bien entendu la description et le dessin ne sont donnés qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. La figure 1 illustre, schématiquement, un réseau d'antennes linéaires à 13 éléments. 15 Les figures 1a, 1b, 1c, représentent des variantes de balayage complexe du réseau de la figure 1. La figure 2 illustre, schématiquement, un réseau d'antennes linéaires à 29 éléments. Les figures 2a, 2b, 2c, 2d, représentent des variantes de balayage 20 complexe du réseau de la figure 2. La figure 3 illustre un exemple général de réalisation du système pour mettre en oeuvre la présente invention. Pour prendre un cas très simple, on suppose que le réseau total est composé de 13 éléments, régulièrement espacés, comme le montre la figure 1. 25 Le simple balayage de A à D des systèmes décrits dans les demandes de brevets mentionnées précédemment, est remplacé par des balayages successifs de A à D, puis de B à C, comme le montre la figure 1a. La vitesse linéaire du balayage est maintenue constante, de telle sorte que les "centroîdes" (centres de gravité) des spectres des sous-balayages séparés sont les mêmes. 30 Toutefois, le fait que les spectres A D et B C ont un intervalle de lobe latéral différent, permet me addition de lobe principal substantielle, et une certaine réduction du niveau de lobe latéral. Dans le simple cas ci-dessus, le balayage est unidirectionnel, mais, comme cela est décrit dans la demande de brevet n° 70 0^ 071 déposée le 5 février 1970, 35 par la demanderesse, le balayage total peut être bidirectionnel. Avec un balayage bidirectionnel, le balayage "complexe" est A-* O B+ D->- A, comme le montre la figure 1b, ou bien A-+- C-*- B-»- D-»- B->- C-»- A, comme le montre la figure 1c. Ici, on doit remarquer que par inversion de la direction de balayage, il est nécessaire d'inverser le sens du décalage de fréquence de l'onde de U0 référence par rapport à l'onde commutée. 72 09961 3 2130525 Maintenant, il est clair que le degré nécessaire de réduction pour certains buts, n'est pas obtenu par le simple système représenté sur la figure 1, et,en général,il y a plus de deux points intermédiaires B et C, où les sous-balayàges peuvent démarrer et finir. Ainsi, un réseau total de 29 éléments, 5 régulièrement espacés, s'étendant de A à H, comme le montre la figure 2, peut comprend*e des sous-balayages se terminant en des positions d'antennes intermédiaires B, C, D, E, F, G. Un balayage complexe unidirectionnel de ce réseau est constitué par les s'ous-balayages A-»- E, B->- F, C-* G, D-»- H, comme le montre la figure 2a.Une variante 10 d'un balayage complexe unidirectionnel est constitué par A-*- H, B-* G, C-»- F, D-»- E, comme le montre la figure 2b. Des exemples de balayages complexes bidirectionnels du réseau de la figure 2, sont constitués par A-+ E-*- B-*- F-»- O G-k D-> H-*- A, comme le montre la figure 2c, ou bien par A-> F-* B->- G->- C-+ H-*- C-»- B-> F-* A, comme le montre la 15 figure 2d. Il est bien évident qu'une réalisation exacte d'un cycle de balayage complexe comporterait des considérations de "granularité" de comptage dans le récepteur. Ainsi, bien que dans la demande de brevet n° 70 Oh 071, la phase relative des rayonnements de balayage et de référence est modifiée pour chaque 20 balayage successif, il peut être souhaitable de remettre en phase des sous-balayages successifs. En se référant maintenant à la figure 3, il est représenté, de manière synoptique, le type général de circuit approprié pour mettre en oeuvre la présente invention. 25 Le réseau Doppler 10 peut s'étendre4soit dans le plan horizontal, soit dans le plan vertical, en fonction du trajet de navigation idéal prédéterminé pour lequel l'équipement se rapporte à une détermination de l'angle d'azimut ou bien à une pente de guidage d'élévation. Le réseau Doppler 10 représenté est à 13 éléments, bien que, évidemment, 30 il peut y avoir beaucoup plus d'éléments impliques dans un cas pratique autre que celui indiqué ici. Etant donné que les éléments de réseau sont excités un à la fois à partir d'une source (émetteur) 16 à fréquence radio pratiquement continue, la réalisation du commutateur 12 doit être appropriée pour manipuler des fréquences 35 radio. De tels commutateurs sont connus et peuvent être du type électromécanique ou complètement électroniques. On conçoit que les fonctions de base de l'horloge 15 et du programmeur l't de balayage, peuvent être incorporées dans le dispositif de commutation s'il y a un dispositif auto-synchrone par exemple. La fonction principale du programmeur de balayage lU est d'imposer le hO type de programme de commutation choisi à partir des figures 1 ou 2. En prenant, 72 09961 2130525 par exemple la figure 1c, on voit qu'il y a six ligo.es de balayage, chacune appelée sous-balayage. Ces six sous-balayages forment ensemble un cycle du programme répétitif. L'horloge 15 est destinée à délivrer une commande de synchronisation de base pour un réseau de commutation électronique, dans 1^, 5 pour des éléments de commande tels que, par exemple,des éléments de commutation à fréquence radio à l'état solide, dans le commutateur 12. Comme cela est indiqué dans les divers demandes de brevets mentionnées précédemment, une antenne 11 est utilisée dans le système pour délivrer une fréquence de référence radio relativement continue séparée (par exemple) en 10 fréquence, de la fréquence radio de fonctionnement du réseau Doppler 10. Une station de réception à distance,normalement en service pour l'atterrissage d'un avion, reçoit les rayonnements provenant à la fois du réseau Doppler et de l'antenne de référence. Pour les détails de la détermination d'angle à la station de réception, on peut se référer aux demandes de brevetsmentionnées 15 précédemment. La commande d'inversion 13 est actionnée à partir du programmeur de balayage lit, de telle sorte que toutes les fois que le commutateur 12 est appelé à changer de direction de balayage, pour 1'un quelconque des sous-balayages, la phase du rayonnement de référence est inversée. Ceci a déjà été expliqué précédemment. 20 Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec un exemple particulier de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. 72 09961 5 2130525 REVENDICATIONS 1°) Système de balise de radio navigation du type Doppler, présentant au moins un réseau drantennes linéaires, ayant une pluralité d'éléments, régulièrement espacés, disposés le long d'une ligne, selon un angle par rapport 5 au trajet de navigation prédéterminé, caractérisé en ce qu'il comporte : - me source d'énergie à fréquence radio ; - des moyens de commutation adaptés pour exciter les éléments du réseau, pratiquement un à un, selon un programme comprenant une pluralité de sous-balayages ; 10 - des moyens de programmation de balayages pour commander les moyens de commutation afin d'exciter les éléments selon un programme répétitif prédéterminé des sous-balayages, dans lesquels au moins une partie des éléments adjacents, à au moins une extrémité du réseau, n'est pas excitée au cours d'au moins un sous-balayage dans chacun des programmes. 15 2°) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une première partie des sous-balayages est réalisée dans une première direction, le long du réseau, et en ce qu'une seconde partie des sous-balayages est réalisée dans une seconde direction, le long du réseau. 3°) Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les sous-20 balayages alternent entre la première et la seconde direction. V3) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une antenne de référence pour rayonner un signal sensiblement constant, à la suite de quoi une station de réception peut évaluer son angle par rapport au trajet de navigation prédéterminé en fonction des caractéristiques du 25 signal Doppler reçu, rayonné selon ledit angle par le réseau, en comparaison avec une caractéristique du rayonnement de l'antenne de référence, l'angle du réseau par rapport au trajet de navigation étant pratiquement droit. 5°) Système selon la revendication U, caractérisé en ce que les moyens de commutation excitent les éléments successivement en passant de chaque élément 30 au suivant, sensiblement pendant le même temps, afin de simuler une source mobile ayant une vitesse constante. 6°) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une première partie des sous-balayages est programmée pour engendrer une commutation sur tous les éléments du réseau et en ce qu'une seconde partie des sous-balayages 35 est programmée pour engendrer une commutation sur tous les éléments à l'exception d'un nombre égal d'éléments à chaque extrémité du réseau. 7°) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une première partie des sous-balayages est programmée pour engendrer une commutation sur tous les éléments du réseau, et en ce qu'une seconde partie des sous-balayages U0 est programmée pour engendrer une commutation sur tous les éléments à l'exception 72 09961 6 2130525 d'un nombre prédéterminé d'éléments à une extrémité ou l'autre du réseau. 8°) Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première partie des sous-balayages comporte des sous-balayages programmes pour exciter tous les éléments du réseau, à l'exception d'un premier nombre prédéterminé 5 d'éléments à une première extrémité du réseau, et en ce que la seconde partie des sous-balayages comporte des sous-balayages programmés pour exciter tous les éléments du reseau, à l'exception d'un second nombre prédéterminé d'éléments à une seconde extrémité du réseau. 9°) Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que le premier 10 nombre prédéterminé d'éléments à la première extrémité du réseau, et en ce que le second nombre prédéterminé d'éléments à la seconde extrémité du réseaut diffèrent d'un sous-balayage à l'autre. 10°) Système selon la revendication 9* caractérisé en ce que le nombre d'éléments omis par les sous-balayages à la première extrémité du réseau est 15 égal au nombre d'éléments omis à la seconde extrémité du réseau, pour un nombre quelconque de programmes répétitifs prédéterminés.