Brevet FR2150566A1 — publié le 19730413

La présente invention a pour objet un perfecticrnement aux radiophares à faisceau X balayage à code temporel et aux récepteurs correspondants. "e principe de base des radiophares à faisceau. de balayage, qui sont en fait dérivés des radiophares tournants, est simple. Un faisceau radioélectrique en forme d'éventail émis d'un point fixe balaye un certain secteur d'un mouvement continu ou alternatif. La position instantanée du faisceau est indiquée par un code quelconque de façon que lorsque le faisceau passe sur un observateur fixe ou mobile, l'interprétation du code permette à cet observateur de connaitre la direction dans laquelle il se trouve, vu du point d'émission du faisceau. Dans les systèmes dits "à code temporel11, le code est constitué par le temps écoulé entre la réception d'un signal émis par un faisceau fixe dans tout le secteur couvert par le système, signal qui indique le moment où le faisceau mobile est orienté (ou, dans le cas d'un mouvement discontinu, serait orienté si le mouvement était uniforme) dans une direction de référence et l'instant où le maximum de ce faisceau mobile passe sur 1 'obser- vateur. Le fonctionnement correct de ce système suppose haturellement qu'on est parfaitement maitre de la vitesse angulaire de balayage, de façon qu'il y ait une relation bien précise entre l'intervalle de temps mesuré par l'observateur et l'angle que fait la direction dans laquelle il se trouve avec la direction de référence.Le codage temporel impose le plus souvent le balayage électronique. Les systèmes à code temporel présentent divers inconvénients. Les principaux viennent de ce que, dans les réalisations proposées jusqu'ici, le signal de référence est émis par une antenne peu directive. Le signal reçu peut donc être perturbé par des réflexions parasites. En outre, le gain de l'antenne de référence étant notoirement plus faible que celui de l'antenne qui engendre le faisceau mobile, cela nécessite un émetteur beaucoup plus puissant que celui qui convient pour la seconde antenne. Les utilisateurs demandent généralement, pour des raisons de Éurité, que l'indicatif de la station soit transmis par les deux faisceaux, faisceau de référence et faisceau mobile w Pour ce dernier, il a été proposé d'émettre des tons ou des combinaisons de tons variant d'un balayage à l'autre, dont la succession au cours d'un nombre de balayages donné constituerait l'indicatif. (On rappelle qu'on entend ici par "ton" un signal sinusoïdal pur, même si sa fréquence n'est pas une fréquence audible). Ce procédé pourrait naturellement être appliqué aux émissions successives du signal de référence, si la durée de celui-ci le permet. Mais si, pour améliorer la précision de la définition de l'instant de référence, on émet un signal de référence extrgmement bref, il faut utiliser un procédé de codage différent pour les deux faisceaux et cela complique évidemment le récepteur de l'aéronef. La présente invention permet de remédier aux inconvénients précités, en utilisant le mEme faisceau mobile pour signaler à l'observateur les deux extrémités de lTintervalie de temps qu'il doit mesurer. Cela simplifie grandement le système puisqu'il n'y a plus qu'une seule antenne et un seul émetteur. Les perturbations éventuelles dues aux réflexions parasites sont éliminées. Il n'y a plus de difficultés relatives au codage de l'indicatif puisque les signaux reçus aux extrémités de l'intervalle à mesurer sont de même durée. En outre, au lieu de répéter deux fois le même élément du code d'identification avec deux faisceaux différents, on peut envoyer successivement deux éléments différents avec le même faisceau, ce qui diminue par conséquent le temps nécessaire à l'identification de la station.Enfin, la simplification de cette dernière, apportée par la disparition du système d'émission de la référence, accroit la fiabilité du système. Suivant l'invention, un radiophare à faisceau de balayage à code temporel dans lequel un dispositif de balayage imprime à un faisceau directif, émis périodiquement, un déplacement angulaire à vitesse constante au cours de chacune des périodes d'émission, est caractérisé en ce que lesdits déplacements sont effectués alternativement dans un sens puis dans l'autre, la valeur absolue de la vitesse de rotation étant la meme pour les deux sens. Suivant l'invention, un poste récepteur permettant de déterminer une coordonnée angulaire relativement à un radiophare suivant l'invention, est caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de mesure de l'intervalle de temps séparant les instants de réception du maximum de deux passages successifs dudit faisceau directif sur l'aérien de réception. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparattront à l'aide de la description ci-après et des dessins s'y rapportant sur lesquels - les figures 1 et 2 sont des diagrammes illustrant le principe d'un radiophare à faisceau mobile à code temporel, de type connu - les figures 3, 4 et 5 sont des diagrammes correspondants illustrant le principe de fonctionnement d'un radiophare à faisceau mobile à code temporel, suivant l'invention - la figure 6 est le schéma d'un mode de réalisation d'un radiophare suivant 1' invention - la figure 7 est un diagramme précisant le principe d'un mode de réalisation d'un récepteur suivant l'invention - la figure 8 est le schéma d'un mode de réalisation d'un récepteur suivant le principe illustré au moyen de la figure 7 - la figure 9 est le schéma détaillé d'une partie du dispositif de la figure 8 et - la figure 10 est un diagramme précisant le fonctionnement du récepteur des figures 8 et 9. L'invention sera décrite à titre non limitatif dans le cas d'un radiophare de site dans un système d'atterrissage. Mais étant donné la parenté qu'il y a entre ce système et un radiophare d'azimut, l'invention est applicable à tout système visant à donner une indication de direction à l'intérieur d'un secteur, que ce système serve à l'atterrissage, aux besoins généraux ou spécifiques de la navigation ou à toute autre fin. Sur la figure 1 est représenté un radiophare d'indication de site à code temporel classique, constitué par un système d'émission 1 engendrant un faisceau mobile 2 en forme d'éventail normal au plan de la figure et un système d'émission 3 engendrant un faisceau de référence 4. Le site S du maximum du faisceau 2 peut varier de 5m à SM, le déplacement se faisant par exemple à vitesse angulaire constante de l'instant tm à l'instant tM Quant au faisceau 4 qui couvre au moins le secteur (Sm, ), il est émis à l'instant tR, ou autour de l'instant tR, suivant la durée de l'émission de référence. Cet instant tR est bien déterminé par rapport à tm et tM. On supposera qu'il est antérieur à tm. Le diagramme de la figure 2 qui représente à la partie supérieure la position S du faisceau 2 en fonction du temps et à la partie inférieure les enveloppes des signaux reçus à bord d'un aéronef 5 qui se trouve au site So, rappellent comment on interpole classiquement l'instant to du passage du maximum du faisceau 2 et éventuellement l'instant tR, en ébasant les enveloppes des signaux à un niveau donné Eo. Finalement, le site So de l'aéronef 5 se déduit de la mesure de to - tR (mesure qui peut se faire par exemple par comptage d'impulsions d'horloge) par une relation linéaire : So = a (t - tR) - b dont les coefficients a et b, fonctions de (tm - tR), (tM - tm) m et SM, sont des paramètres connus du système. La figure 3 représente un radiophare à code temporel selon l'invention, où l'on ne trouve plus que le système d'émission 1 et le faisceau 2. Mais comme le montre le diagramme de la partie supérieure de la figure 4, le balayage se fait d'abord dans le sens de SM vers m, entre tM et tm, puis dans le sens de Sm vers SM, entre t@m et t@M; les Vitesses angulaires étant les mêmes em valeur absolue dans les deux cas. De cette façon, comme cela est illustré par le diagramme de la partie inférieure de la figure 4, l'avion reçoit deux signaux dont les maxima appraissent aux instants t et t@o. Les enveloppes de ces signaux qui proviennent du passage du même faisceau avec des vitesses égales @ais de directions opposées. sont identiques. Le procéde de codage de 5'indicatif de la station - et éventuellemen@ l'infor- @ations auxiliaires - peut utiliser le même systèm de @@@s dans les p@@ses de descente et de montée du faiso@@@. La durée (to' - to) varie li@@airement les paramètres de la relation étant codage prteé;- eYt de données connues caractéristiques du système. La séquence de balayages alternés représentée à la figure 4 et que l'on désignera par B1 se répète indéfiniment dans le temps. Comme le montre la figure 5, les séquences successives B1 peuvent être entrelacées avec des séquences B2, B3 etc.. relatives à d'autres fonctions, comme l'indication de l'azimut. La figure 6 est le schéma d'un mode de réalisation d'un radiophare suivant l'invention. Il comporte un aérien 12 classique constitué par un réseau d'éléments rayonnants alimenté par l'émetteur 10, par l'intermédiaire d'un dispositif de balayage électronique li imprimant au faisceau son mouvement en faisant varier les phases des ondes alimentant les divers éléments rayonnants. Une horloge 13 synchronise un programmateur 14 commandant le déroulement des émissions dans la station considérée et dont on n'a représenté que les deux sorties 41 et 42 respectivement reliées aux secondes entrées de deux portes ET 16 et 17, dont les premières entrées reçoivent les impulsions d'horloge. Les sorties des portes ET 16 et 17 sont reliées respectivement à l'entrée de comptage 21 et à ltentrée de décomptage 22 d'un compteur-décompteur 15 commandant le dispositif de balayage 11, et dont les liaisons avec ce dernier ont été représentées par un câble unique. Abstraction faite de l'utilisation du compteur-décompteur 15 au lieu d'un simple compteur, le circuit décrit jusqu'ici est identique à un circuit classique r,ermettant d'obtenir une émission de site dans laquelle le faisceau aurait toujours un mouvement ascendant au cours de chaque durée # incluse dans une période T supérieure à 8, le compteur, dans le dispositif connu, commandant les variations de phase susmentionnées, toujours dans le même sens, pour la production de chacun des mouvements ascendants du faisceau. Dans le dispositif suivant l'invention, le programmateur 14, par ses sorties 41 et 42 débloque alternativement les @ortes 16 et 17 de manière que le compteur-décompteur 15 provoque, respectivement au cours de deux intervalles de temps de durée On a également représenté sur la figure 6 un modulateur auxiliaire 18 permettant de distinguer les faisceaux ayant un mouvement ascendant des faisceaux ayant un mouvenent descendant. A cet effet, le démodulateur 18 modulant l'émetteur 10 reçoit du programmateur 14 le même signal de déblocage que la porte 17. Le signal modulant utilisé dans le modulateur 18 pourra être de même type que ceux qui sont utilisés dans les modulations qui identifient la station d'émission et la fonction (mesure de site) du faisceau. Généralement ces signaux modulants sont des signaux sinusoldaux purs dits "tons" même si leur fréquence n'est pas audible . Le type de modulation utilisé sera avantageusement le même, par exemple modulation de fréquence ou de phase On n'a pas représenté sur la figure les autres modulateurs dont on a supposé qu'ils opéraient de la m8me façon pour les deux sens de mouvement du faisceau de site. La mesure de t'o - to (fig.4) peut se faire à bord de l'aéronef de la façon très simple illustrée par la figure 7, où l'on retrouve le diagramme de la figure 4 qui représente les enveloppes des signaux reçus. L'ébasage de ces enveloppes permet de former deux signaux de portes rectangulaires P et P' centrés sur to et t'o respectivement. Des impulsions d'horloge à la fréquence F/2 sont comptées pendant la durée du signal P et pendant la durée du signal P', et des impulsions à la fréquence F entre le front arrière du signal P et le front avant du signal P. Le nombre total d'impulsions enregistrées est évidemment proportionnel à (t'0 - to) La figure 8 donne le schéma synoptique d'un récepteur de bord fonctionnant suivant le principe qui vient d'être indiqué, en association avec des stations d'émission selon l'invention. Les signaux à fréquence porteuse reçus du sol et modulés en phase ou en fréquence suivant le mode de réalisation préféré, sont captés par une antenne 101 , et transformés en signaux à fréquence intermédiaire dans des circuits d'entrée 102.Ces circuits comportent une commande automatique de gain à grande constante de temps, de façon que les signaux a sortie reproduisent fidèlement les variations de niveau des signaux d'entre reçus aux passages du faisceau mobile. A la sortie des circuits 102, les signaux à fréquence intermédiaire sont dirigés d'une part vers un dispositif démodulateur de fréquence ou de phase 103, à la sortie duquel on trouve des trains de signaux à basse fréquence résultant de la démodulation des divers tons au moment des passages des faisceaux, d'autre part vers un détecteur d'enveloppe 104, lequel alimente un circuit ébaseur,amplificateur et écrêteur 105 permettant d'engendrer les signaux P et P' de la figure 7. Les tons présents dans les signaux BF obtenus à la sortie du dispositif 103 sont triés par une série de filtres 150, 151..159 parmi lesquels le filtre 159 sépare le ton caractéristique du deuxième faisceau de chaque séquence, ton qu'on suppose commun à toutes les séquences. Le signal BF issu du filtre 159 est détecté, amplifié et écreté dans le circuit 106, de manière à fournir un signal rectangulaire Pî Les signaux P, P', P1 ont été représentés sur le diagramme de la figure 10, en fonction du temps. On voit que le signal P1, formé sans ébasage, est de durée supérieure à celle des signaux P et P' et encadre ce dernier. Les circuits de mesure 107 dont la description sera faite à l'aide de la figure 9 sont alimentés sur leur entrée 425 par les signaux P, P' issus du circuit 105 et sur leur entrée 126 par les signaux P1 fournis par le circuit 106. Les tons fournis par les filtres 150, 15@ etc.. s@nt détectés et traités dans des circuits 108 dont la constit@tion dépend des codes choisis pour repré @@@r les divers@@ f@@@tion @ n'@st @@ modifi@@ @r la prés@nte invention, Le disp@@@tif @@@ @@@@@ sur @@ @ortie 160 un tr@@@ @e signaux lo@iques représen@ent l'indic@tif @ 1 st@ti@ @t @@ @@ @@ @@@@@ @ @@, @@ @@@... des sig@@@ @e .@rt@ corr@ @na@@nt a@@ @@v@@@@@ @@@@t@@@@, site azimut, etc... Ces signaux permettent d'aiguiller convenablement, dans l'ensemble de visualisation et d'utilisation des informations angulaires,109,les résultats des mesures faites dans les circuits 107 dont la sortie 150 est reliée à une entrée du circuit 109. La figure 9 représente le schéma synoptique des circuits de mesure 107 dont les signaux de porte P et P', appliqués sur l'entrée 125, sont différentiés dans un différentiateur 201 et les impulsions I issues de ce différentiateur sont appliquées à la première entrée S d'un basculeur bistable 202, entrée sensible seulement aux impulsions positives qui le font basculer dans son état "1". Les impulsions engendrées par le circuit 201 sont aussi appliquées à une des deux entrées d'un circuit ET 203 dont l'autre entrée reçoit le signal de porte P1 appliqué sur l'entrée 126. La polarité des impulsions délivrées par le circuit 203 est inversée dans un circuit 204, après quoi elles sont appliquées à la seconde entrée R du basculeur bistable 202, entrée sensible seulement aux impulsions positives qui le font basculer dans son état "O". Ce dispositif engendre finalement au moyen du basculeur bistable 202 un signal de porte P2 dont le front avant colncide avec.celui de la porte P et dont le front arrière coincide avec celui de la porte P'. Ce signal P2 a été également représenté sur le diagramme de la figure 10. Les signaux P et P' sont appliqués à un circuit '1ET" 205 en même temps que des impulsions à la fréquence F/2 obtenues en divisant par deux, dans un diviseur 206, la fréquence d'impulsions à la fréquence F délivrée par un générateur 207. Ce générateur 207 alimente aussi un circuit "ET" 208 --lequel reçoit en même temps un signal P'2 (Fig.10) obtenu en éliminant du signal P2, au moyen d'un circuit d'inhibition 209, commandé par les signaux P et P', ses première et dernière parties coïncidant respectivement avec les signaux P et P'. Ainsi, le circuit "ET" 205 délivre des impulsions à la fréquence F/2 pendant la durée des signaux de portes P et P' et le circuit "ET" 208 des impulsions à la fréquence F pendant l'intervalle de temps compris entre les signaux P et P'. Ces impulsions sont réunies par un circuit " OU" 210 et appliquées sur l'entrée 80 d'un compteur 211. Le compteur 211 est re@ie a un dispositi@ @@ @@@@@@@@@ @0 la sortie constitu 1 sortit 150 du circuit de mesure, , le tRritls- fert du nombre enregistre dans le compteur 211 vers a sortit ISU s'effectuant sous la commande d'impulsions appliquées sur l'antrée 71 du dispositif de transfert. Ces impulsions sont de, impulsions positives coincidant avec 1 front arrière des signaux P1, obtenues au moyen d'un circuit différentiateur 212 dont l'entrée est reliée à l'entrée 126, ce différentiateur étant suivi d'un inverseur 213 inversant la polarité des impulsions de sortie du différentiateur. Les impulsions de sortie de l'inverseur 213 légèrement retardées dans le dispositif de retard 214 remettent à zéro, sur son entrée 81, le compteur 211 Bien entendn, si le compteur 211 est à sorties paralNles, la sortie 150 et les liaisons entre le compteur 211 et le dispositif 70, et représentées sur un fil unique sur les figures, sont constituées par des fils multiples. Le dispositif 70 peut alors être constitué par un ensemble de portes recevant chacune le signal appliqué sur l'entrée 71. On remarquera qu'il n'est pas absolument indispensable d'identifier le faisceau de site ascendant si, comme représenté sur la figure 5, les intervalles de temps, compris entre un minimum d1 et un maximum D1, pouvant être mesurés entre le passage d'un faisceau descendant et le passage d'un faisceau ascendant (ces faisceaux se suivant dans cet ordre) n'ampiétent pas sur les intervalles de temps, compris entre un minimum d2 et un maximum D2, pouvant être mesurés entre le passage d'un faisceau ascendant et le passage d'un faisceau descendant, autrement dit,dans le cas de la figure 5, si D1 est plus petit que d2. Il n'y aura alors pas d'équivoque possible. Pour la réception on pourra par exemple, en appelant y' et intervalles de temps mesurés correspondant à un même site dans le premier et dans le second cas remarquer que l'on a y' + y" = constante = K. Si l'intervalle de temps effectivement mesuré y (y' ou y"), un intervalle de temps do compris entre D1 et d2, et l'intervalle de temps K correspondent respectivement à n, p et N impulsions, on aura une indication sans équivoque si n est remplacé auto matiquement par N - n lorsque n est supérieur à p, le circuit correspondant étant à la portée de l'homme de l'art. @@ @marquera que rien n'est changé au princips @e réc@@tion s'il s agit d'une mesure d'azimut dans un secteur donné inférieur à 360 , les différents circuits et diagrammes ne préjugeant pas de la coordonnée traduite par le faisceau, et que es modifications à faire subir à l'émetteur dans ce cas sont à @a été de l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1. Procédé radioélectriaue de mesure numérique d'une coordonnée angulaire d'un poste mobile relativement à un poste fixe et à un plan de référence car ce zeste fixe, dans lequel on émet périodiquement lu poste fixe un faisceau directif balayant un secteur angulaire à vitesse constante, caractérisée en ce que ledit faisceau directif balaye ledit secteur angulaire alternativement dans un sens puis dans l'autre, la valeur absolue de la vitesse de rotation étant la même dans les deux sens, et en ce qu'au poste mobile on effectue la mesure numérique de l'intervalle de temps séparant les maximums de récer ion du faisceau corresnondant à deux passages successifs du faisceau sur le poste mobile. 2. Récepteur pour la mise en application du procédé suivant la revendication 1 , compor- ant un détecteur d'enveloppe pour détecter les signaux dus aux passages du faisceau, caractérisé en ce qu'il comporte un cirait de mesure numérique de l'intervalle de temps séparant les maximums de deux signaux détectés fournis successivement Dar ledit détecteur d'enveloppe. 3. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel ledit faisceau porte, pour au moins l'un des sens de son dénlacement angulaire, un signal caractéristique, caractérisant ce sens de déplacement. 4. Récenteur suivant la revendication 2, pour la mise en annlication du procédé suivant la reveddication 3, caractérisé en ce aue ledit circuit de mesure numérique comporte un dispositif de remise à zéro commandé au moyen d'un spinal obtenu à partir dudit signal caractéristique.