Brevet FR2236186A1 — publié le 19750131

L'invention concerne ltétablissement de signaux dans l'espace permettant à un avion, capable d'intercepter ces signaux, de déterminer des informations sur sa position (sous forme d'angles), par rapport au point où le signal est engendré. En particulier, la présente invention permet d'obtenir des informations sur l'azimut et l'altitude, pour le guidage des avions pour la navigation et l'atterrissage. Dans la spécification de notre demande de brevet australien nO 51 621-73, est décrite une antenne pour engendrer un faisceau radio plan balayant. Cette antenne possède un réflecteur cylindrique et une pluralité d'éléments radiants disposés sur un arc centré sur l'axe du réflecteur et dont le rayon est essentiellement la moitié de celui du réflecteur cylindrique. Avec cette disposition, l'information désirée est obtenue dans l'avion, en notant l'intervalle de temps qui sépare la réception des signaux quand le faisceau balayant rencontre l'avion suivant deux directions opposées. L'invention utilise la même construction d'antenne, autrement dit, la géométrie préférée d'éléments d'alimentation et de réflecteurs cylindriques ou quasi cylindriques, mais au lieu de commuter la puissance en R.F. de façon séquentielle d'un élément d'alimentation à un autre, tous les élements d'alimentation transmettent simultanément et continuellement pour établir une série de faisceaux radio plans adjacents ou se superposant. Les faisceaux se distinguent l'un de l'autre par des codes de fréquence différents. Ainsi, suivant l'invention, le procédé de génération d'une famille de faisceaux radio plans à fréquence codée comprend simultanément l'actionnement de tous les éléments d'alimentation d'une antenne du type décrit avec une fréquence porteuse commune pour établir des faisceaux radio plans et la modulation de la sortie RF de chacun des éléments d'alimentation de façon telle que la fréquence de modulation porteuse change progressivement d'un élément d'alimentation à un autre élément d'alimentation. Dans un type particulier de réalisation de l'invention, la puissance RF de chaque faisceau est modulée en une fréquence audible qui change progressivement et uniformément d'un faisceau à un autre faisceau. L'expérience faite avec des faisceaux balayants, engendrées en utilisant les antennes du brevet mentionné ci-dessus n 51 621-73, a montré que plusieurs alimentations peuvent nécessiter d'être excitées simultanement et d'une façon cohérente pour produire un faisceau de forme appropriée. Par exemple, une forme de faisceau acceptable peut être produite en excitant trois alimentations adjacentes, les autres alimentations ayant une amplitude plus faible que celle du centre (rapport d'amplitude X: , avec &alpha; Si l'on considère que les fréquences également espacées fl, f2, fg, "' les ... sont les fréquences de modulation centrale des organes d'alimentation 1, 2, 3, ... r, .. alors la r.ieme alimentation doit être excitée avec des fréquences fr-1, f r et f dans les amplitudes relatives c(, 1, &alpha; . Un tel système n'est pas limité aux faisceaux formés de trois composants (la modulation de chaque élément avec trois fréquences), mais il peut être obtenu d'une manière similaire avec tout nombre de composants et avec toute distribution d'amplitude désirée. En autres termes, chaque -élément est modulé avec une pluralité de fréquences, également espacées de # F à l'intérieur de l'enveloppe du spectre, la fréquence de crête variant deb F d'un élément au suivants et dont la forme est, de préférence, symétrique par rapport à la fréquence de crête. Un moyen de réalisation pratique de ce dispositif est que chaque alimentation soit modulée indépendamment par trois fréquences (ou plus). Cependant, une technique préférée pour obtenir cet effet est de moduler l'amplitude de chaque alimentation avec une seule fréquence (audible) et aussi d'appliquer une seconde forme d'onde modulée, beaucoup plus basse, à la puissance-fournie par le transmetteur RF produisant la fréquence porteuse commune. La forme d'onde répétitive plus basse est de fréquence b f, oh f = (fr - f r 1) et, dans le cas le plus simple, est rectangulaire. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés qui illustrent un mode de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - La figure 1 montre une série de formes d'ondes de signaux et de spectres; - La figure 2 montre une forme d'appareil que l'on peut utiliser pour engendrer les faisceaux radio plans à fréquence codée. Dans la figure 1, la courbe a est le spectre (dans lequel f0 est la fréquence porteuse) du signal modulé de la r.ième alimentation de l'antenne. La courbe b représente le signal de modulation émis pour un temps défini T. La courbe c est le spectre (où on a figuré seulement une bande latér-ale) de la forme d'onde b. La courbe d, qui est la forme d'onde modulée basse, doit être appliquée à la sortie de transmission communie, st dérivée de la courbe b en ltenroulant avec la fonction grille illustrée comme courbe e.En conséquence, le spectre de d est le spectre de la courbe b multiplié par la transformation de Fourier de la courbe e - aussi une fonction de grille - (illustrés comme courbe f), le résultat étant la courbe g. On peut voir ainsi que la commutation rectangulaire engendre un spectre désirable pour la formation du faisceau primaire si les fréquences de modulation de base des alimen tations adjacentes sont séparées par un intervalle a f de 2T En pratique, les formes d'onde de commutation n'ont pas besoin d'être rectangulaires. Par exemple, une forme d'onde Gaussienne donnera une distribution de fréquence Gaussienne. La forme d'onde rectangulaire a toutefois l'avantage de la simplicité. Un dispositif pour mettre en pratique cette technique est constitué par un modulateur individuel pour la sortie de chaque élément d'alimentation, les fréquences du modulateur étant engendrées à partir d'fun générateur harmonique bloqué avec le générateur de formes d'ondes rectangulaire responsable de la modulation basse. Cette dispesition est illustrée dans la figure 2 des dessins annexés. L'arrangement de phase dans ce système doit être tel que toutes les formes d'ondes montrent un maximum (ou un minimum), simultanêment, au milieu de l'impulsion rectangulaire. Dans un type de construction préféré, les modulateurs seront placés très près des éléments d'alimentation individuels. Un système de transmission, qui fait aussi partie de l'invention, comprend un émetteur unique sectoriel, à angle large, adapté pour entre alimenté par un transmetteur et se terminant en un arc contenant les alimentations individuelles. Tout élément radiant approprié peut constituer les éléments d'alimentation actuels, dans lesquels les modulateurs peuvent être incorporés. Les caractéristiques importantes de la présente technique sont (i) Le signal formé dans l'espace est de même type que celui qui est établi en utilisant un-système linéaire Doppler, si ce n'est que la position de l'avion est donnée en coordonnées planes et non en coordonnées coniques. Ainsi, l'information est fournie à l'avion en spécifiant le système de coordonnées utilisé; le même récepteur peut entre utilisé à la fois pour le système à coordonnées coniques utilisant la technique de Doppler et pour les systèmes à coordonnées planes utilisant l'invention. Les coordonnées planes sont obtenues sur un large secteur (supérieur à 1200 au moins). (ii) En utilisant la présente invention pour le système d'azimut, plus une technique de Doppler à coordonnées coniques pour le .système d'altitude, la position de l'avion peut être donnée dans-des coordonnées sphériques (c'est-à,dire le plan pour l'azimut et l'altitude conique). I1 y a lieu de remarquer-que, comme on le décrit, la modulation prend la forme d'une onde deofréquence audible (c'est-à-dire une onde porteuse et deux bandes latérales sont transmises). Toutefois, il apparaîtra nettement, aux personnes compétentes, que les systèmes analogues, utilisant seulement deux bandes latérales (ondes porteuses supprimées), ou une bande latérale unique plus l'onde porteuse de référence transmises à partir d'un point déterminé, représentent des alternatives de dispositions valables. Bien entendu, l'invention n R E V E N D I C A T I O-N S 10) Procédé de génération d'une famille de faisceaux radio plans à fréquence codée, avec une antenne comprenant un réflecteur cylindrique ou quasi-cylindrique et une pluralité d'éléments radiants disposés sur un arc centré sur ltaxe du réflecteur, et dont le rayon est essentiellement la moitié de celui du réflecteur cylindrique, procédé caractérisé en ce que l'on fait agir simultanément tous les éléments d'alimentation a-vec une fréquence porteuse commune et on module la sortie RF de chaque elément d'alimentation de façon telle que la fréquence de modulation change progressivement d'un organe d'alimentation à l'autre. 20) Procédé de génération d'une famille de faisceaux radio plans à fréquence codée suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la modulation change uniformément d'un élément d'alimentation à l'autre. 30) Procédé de génération d'une famille de faisceaux radio plans à fréquence codée suivant la revendication 2, caractérisé en ce que chaque élément est modulé avec une pluralité de fréquences, également espacées -de Q F à-ltintérieur de l'enveloppe du spectre, la fréquence de crete variant de n F d'un élément au suivant. 40) Procédé de génération d'une famille de faisceaux radio plans à fréquence codée suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'enveloppe du spectre est symétrique par rapport à la fréquence de crête. 50) Procédé de génération d'une famille de faisceaux radio plans à fréquence codée suivant -la revendication 2, caractérisé en ce que chaque élément d'alimentation est modulé par une fréquence unique et la forme d'onde commune du transmetteur RF est formulée par une forme d'onde répétitive plus basse, cette forme d'onde répétitive plus basse ayant une cadence de répétition égale à la différence des-fréquences de modulation des éléments d'alimentation adjacents. 60) Procédé de génération d'une famille de faisceaux radio plans à fréquence codée suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la forme d'onde répétitive plus basse est rectangulaire. 70) Procédé de génération d'une famille de faisceaux radio plans à fréquence codée suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la forme d'onde répétitive basse est Gaussienne. 80) Appareil de génération d'une famille de faisceaux radio plans à fréquence codée par le procédé défini dans l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un transmetteur RF, dont la sortie est modulée suivant la forme d'onde répétitive plus basse et est fournie à chaque élément d'alimentation, et une pluralité de modulateurs égale en nombre aux éléments d'alimentation, chacun de ces modulateurs étant associé avec un élément d'alimentation et pouvant fonctionner pour moduler la sortie de ce dernier, tous les modulateurs étant contrôlés par un signal venant d'un générateur harmonique bloqué avec le générateur de forme d'onde rectangulaire responsabie de la modulation basse, les fréquences de modulation des modulateurs d'alimentation individuelles étant en phase,- de façon telle que les formes d'onde transmises par les éléments d'alimentation montrent un maximum ou un minimum au milieu de l'impulsion rectangulaire du générateur de forme d'onde rectangulaire.