Brevet FR2110389A1 — publié le 19720602

i 2110389 La présente invention concerne les balises de radionavigation et, en particulier, les balises radio du type Doppler. La balise radio du type Doppler, déjà décrite dans les demandes de brevets français n° 69 52355 et n° 70 04071, déposées respectivement les 23 Septembre 1969 5 et 5 Février 1970 par la demanderesse, constituée par un réseau sensiblement linéaire d'éléments rayonnants auxquels l'énergie à fréquence radio est tour à tour commutée pour simuler le déplacement d'un simple élément rayonnant, définit l'espace environnant en fonction des surfaces côniques. La présente invention a pour objet de transformer ces coordonnées en surfaces 10 planaires qui sont souvent plus appropriées pour la radionavigation. Selon l'invention, la balise de radionavigation est caractérisée en ce qu'elle comporte : - un réseau effectivement linéaire d'éléments rayonnants ; - des moyens pour commuter tour à tour l'énergie à fréquence radio aux éléments, 15 afin de simuler le déplacement d'un simple élément rayonnant j - des moyens de réfraction situés dans le champ rayonnant des éléments pour provoquer une interception de phase entre les ondes rayonnées par les deux éléments d'extrémité du réseau, comme si elles étaient resues par un récepteur radio de c champ lointain adapté pour mesurer l'interception de phase,les moyens étant indépen- 20 dants de la position du récepteur dans l'un quelconque des plans d'un système, les plans se coupant chacun sur une ligne eormtne située dans un plan perpendiculaire à l'axe du réseau. Dans la balise décrite dans les brevets mentionnés précédemment, l'interprétation de la direction à partir de la balise est faite par la mesure du déplace-la 25 ment de7Tréquence Doppler du rayonnement commuté dû au déplacement simulé, et celui-ci est proportionnel au cosinus de l'angle par rapport à l'axe du réseau d'antennes. Afin de comprendre le principe de la présente invention, toutefois, on doit noter que la fréquence de déplacement de l'onde transmise est toujours proportionnelle à la différence ou à l'interception de phase, (c'est-à-dire à la différence 30 de trajet électrique) entre les ondes rayonnées par les éléments d'extrémité d'extrêmes du réseau. Quand le réseau est linéaire et que le déplacement réel s'effectue à vitesse constante, la fréquence de déplacement est constante. Toutefois, quand le réseau n'est pas linéaire, et que le déplacement réel n'est pas constant, la fréquence de 55 déplacement moyenne est encore proportionnelle à la phase entre les éléments d'extrémité, et les coordonnées de navigation sont inchangées. De ce fait, on peut montrer que par l'utilisation d'une simple lentille diélectrique placée en face d'une balise Doppler, la commande peut être effectuée sur les coordonnées "côniques" normales, afin d'engendrer plusieurs effets souhaitables. Le rapport primaire concerne ^0 prévision des coordonnées de guidage planaire. Par exemple, un réseau horizon- /± jovvj 2110J89 s tal peut être utilisé pour définir un système de plans verticaux, se coupant tous au centre de la balise. De même, bien que la balise décrite dans les demandes de brevet mentionnées précédemment, donne un guidage dans le plan horizontal, au niveau du sol, en fonc-5 tion du sinus de l'angle de déplacement à partir d'une position transversale, une correction peut être introduite pour définir l'angle en fonction de la proportionn; lité directe. La correction par une simple lentille unique peut, en conséquence, permettre une définition des coordonnées de navigation sous exactement la même forme qu'un 10 faisceau en "éventail" explorant mécaniquement. Quand on obtient ce résultat avec une forme simple de lentille, on peut remarquer qu'un résultat requis exact est obtenu. Quand la lentille est réalisée pour faire varier les positions relatives apparentes des éléments d'extrémité selon seulement la loi requise, il n'y a pas d'approximation sur les coordonnées souhaitées. Le fait que la lentille dé-15 livre une distorsion apparente de la linéarité du réseau n'a pas de signification. Selon xme caractéristique particulière de la présente invention, il est proposé des coordonnées planaires sur m secteur solide, limité, et une linéarité de réponse avec le déplacement angulaire des coordonnées planaires. De manière typiqui une balise pratique peut être requise pour donner une information en fonction des 20 plans verticaux qui coupent la balise, et pour couvrir mie structure d'azimut de plus ou moins 60° à partir du plan orthogonal à l'axe de la balise, ces surfaces planaires de guidage s'étendant jusqu'à 30° en angle d'élévation à partir de la balise. Dans la description suivante, la balise Doppler est constituée par un réseau 25 horizontal d'antennes, réalisé pour donner une couverture verticale jusqu'à un angle d'élévation limité, et l'azimut est défini en fonction des plans verticaux. Il est clair, toutefois, que la même technique est applicable aux axes d'antennes qui sont sensiblement verticaux, et est nécessaire pour donner un guidage en élévation. 30 D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description dé taillée ci-dessous. Bien entendu la description et le dessin ne sont donnés qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures 1, 2 et 3 illustrent l'invention. Les figures 4, 5 et 6 représentent, respectivement, en plan, de profil et en 35 arrière, une lentille diélectrique située dans le champ rayonnant des éléments du réseau. La figure 1 est une vue en plan d'un réseau horizontal Doppler A,B, constitué par une pluralité d'éléments rayonnants 1, auxquels l'énergie à fréquence radio est commutée tour à tour, pour simuler le déplacement d'un élément rayonnant simple 40 OI est la bissectrice perpendiculaire de AB dans le plan de terre. 0P est la direc- ' COPY /j. jvjys znu^ay 3 tion du récepteur, et on désire mesurer l'angle d'azimut Q . La figure 2 montre que dans le cas d'une balise Doppler normale, l'interception de phase, mesurée entre A et B, est proportionnelle à sinus G. S-C représenti la différence des longueurs de trajets électriques entre les deux éléments d'extrémité A et B du réseau et est égal à AB sinus 0, de telle sorte que 1'interception- de phase pour une longueur d'onde transmise de /S , est égale à : P Axa ■ • 2CTT = —— sin 0 . 2*îT =» c sin © A A dans laquelle c est une constante. 10 La figure 3 représente le tracé sinusoïdal de l'interception de phase, en fonction de Q , et également la courbe linéaire souhaitable OC, pour une sensibilj angulaire constante. Cette linéarité souhaitée est obtenue par une lentille diélectrique 2, situéç dans le champ rayonnant des éléments du réseau, et dont la forme est illustrée pai 15 les figures 4, 5 et 6 qui sont respectivement des vues en plan, de profil et arriè La lentille 2 forme une interception de phase nulle entre A et B; dans la direction orthogonale APq (ou bien EQq) mais compensée dans la direction P ( et Q) pour délivrer une interception de phase mesurée entre A et B (dans le champ lointain) qui est proportionnelle Quand 0 augmente, la longueur des trajets éle 20 triques différentiels de A et B/de la loi sinusoïdale en vertu des longueurs de trajets différentes à travers le matériau D de la lentille 2. Une mise en forme convenable du matériau D peut engendrer une compensation exacte sur une grande gamme de valeurs de 0. La compensation dans le plan vertical, afin d'engendrer un guidage planaire, 25 implique une forme de la lentille 2 dans le plan vertical (figure 5), ce qui provoque une interception de phase mesurée entre A et B (les éléments d'extrémité) pour le même angle d'azimut Q, qui doit être indépendante de l'angle d'élévation ou c Par une mise en forme de la lentille 2, à la fois dans les plans horizontal 30 et vertical, on peut s'arranger pour que,sur une gamme réduite d'angle d'élévation à partir de zéro jusqu'à,par exemple,30°, les longueurs électriques des trajets à partir de A et B (par l'intermédiaire de P et Q) vers un point dans le champ lointain, diffèrent d'une quantité qui est indépendante de l'angle d'élévation tout en différant encore par une valeur qui est proportionnelle à l'angle d'azimut 35 du déplacement à partir de la direction transversale.Quand l'angle d'azimut ne doi pas être corrigé en ce qui concerne la linéarité (à partir d'une loi sinusoïdale) la forme du plan de terre de la lentille est plane et non convexe, comme cela est représenté par la ligne en traits interrompus de la figure 4. Les éléments d'antennes ne sont pas nécessairement disposés en ligne drqijte^ 40 Si la lentille est telle que,dans la position transversale,les longueursdes trajet M copy 71 36593 2110389 ques diffèrent à partir d'un réseau linéaire, le réseau peut être courbé afin d'obtenir des longueurs de trajets égales. Ceci peut être souhaitable afin de rayonner une largeur de spectre minimale dans la direction d'une piste d'atterrissage principale. 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. 71 36593 5 2110389 REVENDICATIONS 1. Balise de radionavigation, caractérisée en ce qu'elle comporte : - un réseau effectif linéaire d'éléments rayonnants j - des moyens pour commuter l'énergie à fréquence radio tour à tour aux éléments, 5 afin de simuler le déplacement d'un élément rayonnant simple ; - des moyens de réfraction, situés dans le champ rayonnant des éléments pour provoquer des interceptions de phase entre les ondes rayonnées par les deux éléments d'extrémité du réseau, comme si elles étaient reçues par un récepteur radio à champ lointain adapté pour mesurer l'interception de phase, afin d'être indépendants de 10 la position du récepteur dans l'un quelconque des plans du système, les plans se coupant sur une ligne commune située dans un plan perpendiculaire à l'axe du réseau. 2. Balise de radionavigation selon la revendication 1, caractérisé en ce que : - le réseau est un réseau horizontal j 15 - l'interception de phase mesurée est proportionnelle à l'angle d'azimut de déplacement du récepteur, à partir du plan perpendiculaire à l'axe du réseau ; - les moyens de réfraction sont aménagés de telle sorte que l'interception de phase mesurée est indépendante de l'angle d'élévation du récepteur par rapport au réseau. 3. Balise de radionavigation selon la revendication 1, caractérisée en ce que 20 les éléments rayonnants du réseau sont disposés sur une courba, , 4. Balise de radionavigation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments de réfraction comportent une lentille diélectrique.