Brevet FR2400210A1 — publié le 19790309

La présente invention concerne un procédé de repérage radioélectrique, ainsi qu'un émetteur d'ondes électromagnétiques mettant ce procédé en oeuvre. Elle s'applique notamment au repérage de personnes en danger et/ou-enseve- lies par une couche de matériaux, notamment d'un matériau aquatique, ctest a-dire d'eau, de neige ou de glace. Il est connu de munir une personne dtun émetteur d'ondes électromagnétiques afin d'en faciliter la recherche. Ces ondes sont soit entretenues, ctest-à-dire émises de façon continue, soit constituées par un train d'impulsions de courte durée séparées par des - périodes de repos, cette dernière méthode permettant d'obtenir une puissance de crête relativement importante, donc d'une assez grande portée, pour une puissance moyenne beaucoup plus faible. Quelle que soit la méthode utilisée, ces émetteurs sont cependant inefficaces lorsque la personne à rechercher est isolée par certains matériaux, ou se trouve dans un matériau aquatique, car ces milieux s'opposent au passage des ondes électromagnétiques autres que celles de fréquence très basses de l'ordre de quelques kilohertz, qui ne permettent ni la miniaturisation, ni la mise en oeuvre de la technique des impulsions. Un objet de l'invention est constitué par un procédé pour la recherche de personnes - hors d'atteinte directe (ou de produits à protéger) qui obvie à ces inconvénients. Un autre objet de l'invention est constitué par un émetteur d'ondes éleo- tromagnétiques mettant ce procédé en oeuvre. Ce procédé et cet émetteur permettent la recherche de personnes hors d'at- teinte, même lorsque ces dernières sont isolées par un milieu aquatique. Dans le procédé selon l'invention l'émetteur émet une onde électromagnétique porteuse, modulée, avec suppression de l'onde porteuse, par deux signaux, le premier de fréquence très basse (TBF), le deuxième de fréquence basse (BF). La TBF est inférieure à deux cents hertz et on utilise de préférence une fréquence comprise entre 2,5 et 4 hertz. La BF est comprise entre deux cents et deux mille hertz et on utilise de préférence une fréquence comprise entre cinq cents et deux mille hertz. On repère cette onde à l'aide d'un récepteur d'ondes radioélectriques accordé sur la fré- quence de l'onde porteuse. Les signaux TBF et BF présentent la forme d'un signal carre et dissymétrique. L'émetteur selon l'invention comprend, en combinaison - un générateur d'onde porteuse haute fréquence, - un amplificateur de puissance de l'onde porteuse modulée, - une antenne émettrice connectée à l'amplificateur, - un premier générateur d'un signal de modulation à très basse fréquence, agissant sur un premier modulateur intercalé entre le générateur d'onde porteuse et l'ampli- ficateur de puissance, - un deuxième générateur d'un signal de modulation à fréquence basse, agissant sur un deuxième modulateur intercalé entre le - générateur d'onde porteuse et 1' amplifica- teur de puissance, en série avec le premier modulateur. Les signaux de modulation présentent, de préférence la forme de signaux carrés dissymétriques. Pour mieux faire comprendre l'invention il est donné ci-après un exemple de réalisation, avec références aux dessins annexés dans lesquels Fig. 1 et 2 représentent respectivement la forme du signal émis par le pre- mier générateur de modulation (Fig.1) et celle du signal émis par le deuxième générateur de modulation (Fig.2), Fig. 3 et 4 représentent respectivement l'onde porteuse après modulation par le premier puis par le deuxième signal de modulation, Fig. 5 est un schéma bloc de l'émetteur dont la Fig. 6 donne un schéma détaillé. Sur ces figures, les mêmes éléments sont représentés par les mêmes repères. L'émetteur, décrit à titre d'exemple non limitatif, se situe dans la bande de quatre vingts à deux cents KCS et de préférence aux environs de cent vingt ETCS. il est susceptible d'émettre des signaux illustrés par les Fig. 3 et 4, par modulation d'une onde porteuse par les signaux selon les Fig. 1 et 2. Les signaux émis par l'émetteur peuvent traverser des épaisseurs importantes de matériaux divers, notamment aquatiques : eau, neige ou glace. L'émetteur est destiné à être porté par des personnes exposées à courir un danger tel que l'ensevelissement sous la neige, l'eau ou la glace, de façon à permettre le repérage de ces personnes par la réception des signaux émis. Cet émetteur comprend (Fig. 5) un générateur 1 d'onde porteuse haute fréquence H.F. suivi de deux modulateurs, l'un 2 à TBF, l'autre 3 à BF, et d'un amplificateur de puissance BF 4 attaquant un élément rayonnant 5. Le modulateur 2 est attaqué par un premier générateur de modulation 6 à TBF, le modulateur 3 étant attaqué par un deuxième générateur de modulation 7 à BF. L'ensemble est alimenté en courant continu par tout moyen connu, tel qu'une pile ou un accumulateur. Les signaux émis par les générateurs de modulation 6 et 7 sont de préférence des signaux carrés dissymétriques, c'est-à-dire dont les deux paliers sont de durées inégales. Dans l'exemple décrit, le signal émis par le premier générateur 6 qui est représenté par la Fig. 1, a une période comprise entre 400 et 2.500 millisecondes (ms) environ. Cette période est, dans le cas représenté, de 500 ms, les paliers étant respectivement de 200 et 300 ms; c'est le palier le plus court qui est modulé. Le signal émis par le deuxième générateur 7, qui est représenté par la Fig. 2; a une période comprise entre 0,5 et 2 ms. Dans le cas représenté, cette période est de 1 ms, les paliers étant respectivement de 300 et 700 microsecondes (us); c'est encore le palier le plus court qui est modulé.La Fig.4 représente le signal appliqué à l'amplificateur de puissance HF 4 après cette double modulation. L'émetteur est représenté plus en détail par la Fig. 6. L'alimentation est effectuée à partir d'une pile ou d'un accumulateur 8 ayant un pole positif et un pôle négatif, ce dernier étant relié à la nasse. Le générateur haute fréquence 1 est de tout modèle connu. Dans l'exemple représenté, il met en oeuvre un circuit intégré désigné par le repère général Â et comprend quatre éléments A' à A''''. Dans l'appareil réalisé, ce circuit est du type 4011 : les contacts de branchement de ce cricuit sont désignés, dans ce qui suit, par la lettre Â suivie du numéro de contact porté par ce circuit intégré. Les contacts A1, A5 et A9 sont reliés an pôle positif de la pile. Le contact de sortie A3 de l'élément A' est relié à l'entrée A6 de l'élément A", de même, la sortie A4 de A" est estrcliéeàÂ8deÂ11, deÂIOdeÂ"' àÂ12etÂI3 deÂ"" ces deux derniers contacts étant reliés ensemble. Les éléments A' à A'''' sont ainsi reliés en série; l'élément A'''' est un élément de couplage sortie permettant d'isoler ltoscillateur haute fréquence constitué par les éléments A', A" et A". La sortie A4 de l'élément An est relié à l'entrée S2 de l'élément A' par un condensateur de réaction positive 8 tandis que la sortie A10 de l'élément A''' est reliée à la même entrée A2 de A' par un circuit de réaction négative comprenant, montés en série, une résistance 9 et un ensemble constitué par deux branches montées en dérivation dont la première comprend une résistance 10 et une diode 11, la deuxième nne, résistance 12 et une diode 13, les diodes 11 et 13 étant montées en sens contraire. Chaque générateur de modulation et le modulateur correspondant mettent en oeuvre un circuit intégré à quatre éléments, respectivement B et C, dont les trois premiers éléments A' à A'''respectivement C' à C''' constituent le générateur, le quatriè@e élément B'''' respectivement C"'' constituant le modulateur 3 respectivement 2. Les circuits 3 et C peuvent être du même type que A. L'entrée C13 de C'''' est connecté à la sortie A11 de A'''', la sortie C11 de C'''' étant reliée à l'entrée B13 de B''''. La sortie 311 de ce dernier est connectée par l'intermédiaire d'un condensateur 14 schunté par une résistance 15, à la base 16 d'un transistor haute fréquence de puissance 17 constituant l'amplifica- tour de puissance 4. La patte 18 de ce transistor est connectée à la masse, son collecteur 19 étant connecté au p81e positif de la pile 8 par l'intermédiaire d'une résistance 20 assurant le blocage haute fréquence en série avec une self-induction 21 assurant le blocage basse fréquence. L'élément rayonnant 5 est constitué par une boucle 23 réunie d'une part à -la masse, d'autre part par l'intermédiaire dtune résistance 22 au collecteur 19 du transistor 17. Le premier générateur 6 de modulation très basse fréquence comprend les trois premiers éléments C' à C"' du circuit intégré C, montés en série, C3 étant relié à C5 et C6, C4 à C8 et C9. C1 et C2 sont reliés à une résistance 24 d'autre part reliée à un point de liaison 25; C5 et C6 sont reliés à une résistance ajustable 26 dont l'extrémité libre aboutit au point 25; enfin C8 et C9 sont relies à un condensateur 27 d'autre part relié au point 25. La sortie C10 du générateur 6 est reliée à l'entrée C12 du modulateur C"". Le deuxième générateur 7 de modulation basse fréquence comprend les trois premiers éléments B' à B''' montés en série, du circuit intégré B; B3 est relié à B5 et 36, 34 à 38 et B9. 31 et B2 sont reliés à une résistance 28 d'autre part reliée à un point de liaison 29; B5 et B6 sont reliés à une résistance 30 d'autre part reliée an point 29; enfin 38 et 39 sont reliés à un condensateur 31 d'autre part relié àu point 29. La sortie 310 du générateur 7 est reliée à l'entrée B12 du modulateur B'''' On décrit à présent le fonctionnement de cet émetteur. flans le générateur haute fréquence 1, les éléments A' et A'' oscillent sous l'effet de la réaction positive introduite par le condensateur 8. Ces oscillations sont amplifiées par l'élément A''' dont la sortie A10 est reliée à 1 entrée par un circuit 9 à 13 introduisant une réaction négative qui stabilise le géné- rateur en fréquence et en amplitude. La combinaison des éléments 8 d'une part, et 9 et 12 d'autre part, fixe la fréquence d'oscillation. L'élément A'''' assure l'isolement de l'oscillateur constitué par les éléments A' à à A''', améliorant encore la stabilité. Le générateur très basse fréquence 6 oscille par l'effet de la réaction positive introduite par le condensateur 27 et la résistance 24. La résistance 26 introduit une réaction négative stabilisatrice. Le générateur 7 présente un fonctionnement identique, à cela près que les valeurs des éléments 28, 30, 31 dont dépend la fréquence d'oscillation diffère de ciW les des éléments correspondants 24, 26 et 27 du générateur 6. Le nodulateur 2 agit par multiplication des tensions injectées en 012 et C13. En pratique, l'oscillation émise par le générateur 6 présente la forme d'un signal carré dissymétrique (Fig.1) dont l'amplitude est telle que l'élément C'''' se trouve bloqu6 pour l'une des valeurs 32 ou 33 que prend le signal, et saturé pour l'autre de ces valeurs 33 ou 32. La modulation se traduit donc par un découpage de l'oscillation haute fréquence (Fig.3). Le modulateur 3 fonctionne corme le modulateur 2 et reçoit le signal issu de 011, c'est-à-dire celui que représente la Fig. 3, et le découpe au rythme de ltoscillation du générateur très basse fréquence 7; le signal issu de B11 présente donc la forme illustrée par la Fig.4. Le signal prélevé en B11, à la sortie du modulateur 3, est appliqué à la base 16 du transistor haute fréquence de puissance 17 par l'intermédiaire d'un circuit 14-15 dont le rôle est de fixer le point de fonctionnement du transistor. Le collecteur 19 est alimenté en courant continu par l'intermédiaire de l'ensemble 2021 qui bloque à la fois les hautes et les basses fréquences; le signal amplifié émanant du collecteur est appliqué à l'antenne 23 par l'intermédiaire de la résistance de stabilisation 22. I1 est avantageux de piloter le générateur 1 par un quartz et, plus particulièrement, par un quartz de coupe AT, notamment dans le: cas d'utilisation de fréquence supérieure à 10.000 hertz, et dans le cas envisagé ci-dessous (1.228 hertz) les valeurs des composants sont les suivants Résistances : R1 10 Nohms R2 10 Kohms R3 4.700 ohms R4 4.700 ohms R5 10 Kohms R6 10 Kohms R7 10 Kohms R8 1.000 ohms R9 10 ohms P10 10 Kohms R11 suivant alimentation. Condensateurs C1 25 mf C2 10.000 pf C) 1.500 pf C4 100 mf C5 spécial tantale C6 10 mf Les circuits intégrés sont, dans l'exemple réalisé, du type CD 4011 B le transistor de puissance haute fréquence est un 2 N 2219 A, les diodes 11 et 13 sont des 1 N 4148. Les valeurs des résistances et des condensateurs dépendent des fréquences de travail choisies. Selon le présent exemple, cet émetteur, d'une puissance de crête d'environ 50 ssilliwatts, permet, en liaison avec un récepteur de trafic d'une sensibilité de 0,1 microvolt, de franchir une épaisseur d'eau de plusieurs mètres, Selon un essai récent, il est possible de franchir de 5 à 10 mètres d'eau. La fréquence porteuse utilisée est de 1.228 Kilohertz, les fréquences de découpage, celles des Fig. 1 et 2. L'antenne est constituée par une boucle comprise dans une ceinture portée par la personne à repérer. L'émetteur est fixé dans un bottier étanche fixé à cette ceinture. Des essais effectués avec ce poste émetteur enseveli sous neige et glace sont également positifs. Des essais comparatifs -ont montré que la suppression de l'un des deux signaux de modulation de l'émetteur arrête la réception. D'autres essais comparatifs ont été effectués avec d'autres postes émetteurs ensevelis dans les mêmes conditions, et les signaux émis n'ont pas pu franchir la couche d'eau (ou autre). I1 en est ainsi d'essais effectués avec un train d'impulsions de courte durée séparées par les périodes de repos. Différentes variantes de réalisation sont possibles sans pour cela sortir du cadre de l'invention. L'émetteur qui a été calculé pour les fréquences tolérées par la Loi fran- çaise peut être modifié pour fonctionner avec d'autres fréquences, Jusqu'à 200 megahertz. Il a été précédemment prévu d'inoorporer le poste émetteur - dans une ceinture comportant une antenne (boucle 23), mais il est possible d'utiliser le dit poste sans ceinture, l'antenne étant remplacée par tout autre élément rayonnant, tel qu'un bâton de ferrite. Dans ce dernier cas émetteur et le bâton de ferrite sont enrobés ensemble dans une mime matière protectrice. Pour réaliser 1' enrobage on place 1' émetteur1 et éventuellement un élément rayonnant et une source de courant convenablement reliés entre eux, dans un moule dans lequel on coule autour d'eux -la matière protectrice. Cette matière peut être une résine époxyde, qui résiste bien aux différents solvants usuels et notamment à l'eau de mer. On doit toutefois choisir une résine époxyde ayant des propriétés physinues et mécaniques compatibles, et notamment n'ayant pas d'effets parasitaires. I1 est avantageux de prévoir un interrupteur étanche (non représenté sur les figures) permettant l'alimentation de l'émetteur à volonté. Il est hautement préférable que l'émetteur ne soit pas en fonctionnement permanent, mais uniquement à la suite d'une commande particulière. On comprend aisément l'intérêt pour une personne porteuse d'un bloc émetteur avec source de courant (par exemple 6 volts) et élément rayonnant, de pouvoir faire fonctionner son appareil à volonté. - En dehors de tout danger l'appareil ut émet pas et ne perturbe donc pas le réseau d'ondes électromagnétiques. Par contre, en cas de danger, immersion ou autre, il est possible, en manoeuvrant l'interrupteur, de mettre en fonction l'émetteur. Ainsi, seuls les postes en fonctionnement sont repérables et permettent le sauvetage des personnes demandant de 1' aide. R E v E N D i C A T i O N S 1. Procédé de repérage radioélectrique par émission d'une onde électromagn6- tique que l'on repère à l'aide d'un récepteur accordé sur sa fréquence porteuse, caractérisé en ce que cette onde porteuse est modulée, avec suppression de l'onde porteuse, par deux signaux, le premier de fréquence très basse TBF, le deuxième de fréquence basse BF. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les signaux très basse fréquence et basse fréquence présentent la forme -d'un -signal carré. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que -le dit signal carré est dissymétrique. 4. Procédé selon l'une des revendications 1, 2-ou 3, caractérisé en ce que le signal très basse fréquence présente une fréquence comprise entre 2,5 et 4 hertz. 5. Procédé selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le signal basse fréquence présente une fréquence comprise entre 500 et 2.000 hertz. 6. Emetteur d'ondes électromagnétiques mettant en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison : - un générateur d'onde porteuse haute fréquence, - un amplificateur de puissance de l'onde modulée, - un élément rayonnant connecté à l'amplificateur, - un premier générateur d'un signal de modulation à très basse fréquence, agissant sur un premier modulateur intercalé entre le générateur d'onde porteuse et 1 'ampli- ficateur de puissance, - un deuxième générateur d'un signal de modulation à basse fréquence, agissant sur un deuxième modulateur intercalé entre le générateur d'onde porteuse et 1' amplifi- cateur de puissance, en série avec le premier modulateur. 7. Emetteur selon la revendication 6, caractérisé en ce qutil est complètement enrobé avec son élément rayonnant dans une résine époxyde. 8. Emetteur selon la revendication 6 ou 71 caractérisé en ce que l'élément rayonnant est un bâton de ferrite. 9. Emetteur selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que, dans 1' enrobage, sont inclus une source de courant et un interrupteur étanche commandable extérieurement. 10. Application du procédé et de l'émetteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle permet le repérage de personnes hors d'atteinte directe et isolées (ensevelies) par une couche de matériau, notamment d'un matériau aquatique.