Brevet FR2444945A1 — publié le 19800718

L'invention concerne un système formé d'un dispositif interrogateur et d'un dispositif répondeur, destiné notamment à la radiolocalisation, système dans lequel le dispositif interrogateur comporte une première et une deuxième bornes de sortie pour fournir respectivement une information de message provenant du dispositif répondeur et une information de distance indiquant la distance qui le sépare du dispositif répondeur et dans lequel le dispositif répondeur comporte une borne d'entrée de données de message. Un tel système trouve des applications importantes notamment, comme il vient d'être dit, dans le domaine de la radiolocalisation. Dans cette application envisagée, l'information de message contient une valeur de l'angle sous lequel un aéronef comportant un dispositif interrogateur est vu depuis le dispositif répondeur qui constitue donc une balise-repère. Ainsi, au niveau de l'aéronef, la connaissance de l'angle et celle de la distance le séparant de la balise-repère permettent de définir la position de celui-ci par rapport à la balise. Un système de çe genre est décrit dans le brevet allemand n0 886 772. Ce système connu n'est pas d'un emploi très commode. Pour obtenir les informations de distance et d'angle, il faut agir sur un dispositif de réglage muni d'un cadran jusqu'à obtenir une déviation maximale d'une trace montrée sur un tube cathodique; la valeur de la déviation maximale donne la distance et les graduations du cadran, la valeur de l'angle. Un tel système impose donc une manipulation de la part d'un opérateur humain. La présente invention propose un système du genre cité dans le préambule de conception moderne qui fournit automatiquement et sans l'intervention d'un opérateur humain deux sortes d'informations dont une est une information de distance. Pour cela, un système conforme à l'invention est remarquable en ce que le dispositif interrogateur comporte des moyens pour émettre vers le dispositif répondeur une onde modulée en fréquence, en ce que le dispositif répondeur comporte des moyens pour recevoir l'onde émise par le dispositif interrogateur, un dispositif à déplacement de fréquence connecté entre les moyens pour recevoir l'onde émise et des moyens pour réémettre ladite onde et muni d'une commande de déplacement de fréquence pouvant être reliée à au moins une source de fréquence en fonction du signal appliqué à l'entrée de données de message et en ce que le dispositif interrogateur comporte des moyens pour recevoir l'onde réémise, un circuit mélangeur dont une entrée est branchée en sortie des moyens pour recevoir l'onde réémise et dont l'autre entrée reçoit une partie de l'onde émise, un certain nombre de circuits de redéplacement de fréquence en correspondance avec le nombre de sources de fréquence, chaque circuit de redéplacement, dont l'entrée est connectée à la sortie du circuit mélangeur, étant prévu pour redéplacer la fréquence des signaux à son entrée d'une valeur égale à celle de la fréquence du certain nombre de sources de fréquence, un circuit de superposition connecté à la sortie de chaque circuit de redéplacement de fréquence, un premier circuit de sortie pour fournir sur la première desdites bornes de sortie l'information de message à partir des signaux de sortie des circuits de redéplacement de fréquence et un deuxième circuit de sortie pour fournir sur la deuxième borne l'information de distance élaborée à partir du signal de sortie du circuit de superposition. La description suivante faite en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Les dessins représentent: A la figure 1, un système formé d'un dispositif interrogateur et d'un dispositif répondeur, conforme à l'invention. A la figure 2, la variation de fréquence en fonction du temps de l'onde émise modulée en fréquence. A la figure 3, un diagramme-temps montrant l'évolution de signaux et de leur variation de fréquence, utilisé pour l'ex- plication du fonctionnement du système montré à la figure 1. A la figure 4, le système préféré conforme à l'invention. Le système montré à la figure 1 comporte un dispositif interrogateur 1 et un dispositif répondeur 2; le dispositif interrogateur i est muni de deux bornes 3 et 4. A la borne 3, apparait une information de message qui est émise par le dispositif répondeur 2. L'information de message à transmettre doit être fournie sur une borne d'entrée de données de message 5 dont est muni le dispositif répondeur 2. A la borne 4, apparait une information qui indique la distance D qui sépare le dispositif interroge teur 1 du dispositif répondeur 2. Conformément à l'invention, le dispositif interrogateur 1 comporte des moyens pour émettre vers le dispositif répondeur 2 une onde modulée en fréquence; ces moyens sont constitués par un oscillateur 10 muni d'une commande de fréquence reliée à un générateur de signaux en dents de scie portant la référence 11 et par une antenne 12. Le dispositif répondeur 2 comporte des moyens pour recevoir l'onde émise par le dispositif interrogateur, ces moyens sont constitués par l'antenne 20, Ce dispositif 2 comporte aussi un dispositif à déplacement de fréquence 21 dont l'entrée est reliée à la sortie de l'antenne 20 par l'intermédiaire d'un amplificateur 22 et dont la sortie est reliée, par l'intermédiaire d'un amplificateur 23, à l'entrée de moyens pour réémettre ladite onde, ces derniers moyens étant constitués par l'antenne 24.Ce dispositif à déplacement de fréquence est muni d'une commande de déplacement de fréquence 25 pouvant être reliée, par l'intermédiaire d'un circuit commutateur 26, à la sortie de l'-une des trois sources de fréquences 27, 28, 29, émettant des signaux dont la fréquence respective est F1, F2 et F3; La liaison entre la commande 25 et la sortie de l'une des sources 27, 28 et 29 est déterminée par la valeur du signal appliqué à la borne 5. Le dispositif interrogateur 1 comporte des moyens pour recevoir l'onde remise, ces moyens étant constitués par une antenne 30, un circuit mélangeur 31 dont une entrée est branchée à la sortie de l'antenne 30 et dont l'autre entrée reçoit, par l'intermédiaire d'un coupleur 31a, une partie de l'onde fournie par l'oscillateur 10, trois circuits de redéplacement de fréquence 32, 33 et 34 dont l'entrée de chacun est connectée à la sortie du circuit mélangeur 31, par l'interme- diaire de respectivement des amplificateurs sélectifs 35, 36, 37 accordés sur F1, F2, F3 et dont chacun est prévu pour redéplacer la fréquence des signaux à leur entrée d'une valeur égale å celle des fréquences des signaux fournis par les générateurs 27, 28, 29;; le circuit 3 > r redéplace le signal d'entrée d'une valeur Fl, le circuit 36 d'une valeur F2, le circuit 37 d'une valeur F3. Le dispositif intelrogatcur 1 comporte, encore, un circuit de superposition 38 dont les trois entrées sont connectées respectivement à la sortie des circuits 32, 33 et 34 et qui est formé par un amplificateur sommateur, un premier circuit de sortie 39 pour fournir sur la borne 3 l'information de message, circuit dont les entrées sont connectées chacune à une sortie des cir- cuits 32, 33, 34, par l'intermédiaire d'un circuit de détection 40, 41, 42 et un deuxième circuit de sortie 43, pour fournir sur la borne 4 l'information de distance élaborée à partir du signal de sortie du circuit de superposition 38. Le circuit de déplacement de fréquence 21 est constitué par un modulateur BLU qui fournit des signaux à bande latérale unique et dont la commande de modulation est reliée au contact du circuit commutateur 26. Les circuits de redéplacement de fréquence 32, 33 et 34, sont constitués chacun par un mélangeur qui porte respectivement les références 50, 51 et 52, dont une entrée constitue l'entrée du circuit, par un oscillateur qui porte respectivement les références 53, 54 et 55, dont la sortie est reliée à la deuxième entrée du mélangeur et par un filtre passe-bas 56, 57 et 58 dont l'entrée est connectée à la sortie du circuit mélangeur et dont la sortie constitue la sortie du circuit de redéplacement. Un tel système fonctionne de la manière suivante. A la figure 2, on a représenté la variation de fré quence F,en en fonction du temps de l'onde émise au niveau de l'an- tenne d'émission 12; la fréquence F varie, par exemple, à partir d'une fréquence de 4,2 GHz d'une quantité A F de 150 NHz pendant une durée T = 200 ms. On considère une partie C de la variation de fréquence. Cette partie C est représentée agrandie à la ligne "a" de la figure 3; cette partie commence à l'instant to et finit à l'instant tl, voir ligne "t de la figure 3. La courbe portant la référence C' à la ligne "b" représente la variation de fréquence de l'onde réémise par le dispositif répondeur dans le cas où il roi'y a pas de transmission de message, cette onde est prise au niveau de l'antenne de réception 30.La courbe C' est identique à la courbe C, sauf qu'elle est décalée dans le temps par rapport à cette dernière; elle commence à un instant t2 séparée du temps to d'une quantité égale à 2 A + 70 + R, où #o est le temps pendant le quel l'onde reste dans le dispositif interrogateur et où # R est le temps que l'onde met pour revenir du dispositif répondeur 2 vers le dispositif interrogateur 1.Une telle onde donne un signal à la sortie du mélangeur 31, dont la fréquence Fb est: or # A = # B = D c où c est la vitesse de la lumière, de sorte que la fréquence Fb est liée à la distance D par la relation: On suppose maintenant que l'on veut transmettre un message représenté par une succession de données dont chacune peut prendre une valeur discrète parmi trois valeurs vl, v2 ou v3. Pour transmettre une donnée de valeur vl, au niveau du dispositif répondeur 2, on va ajouter à la fréquence du signal reçu la fréquence FI du signal fourni par l'oscillateur 27, pour la donnée de valeur v2, ce sera la fréquence F2 du signal de l'oscillateur 28 et pour la donnée de valeur v3, ce sera la fréquence F3 de l'oscillateur 29.La courbe C" à la ligne "b" de la figure 3 représente la variation de fréquence de l'onde reçue au niveau de l'antenne 30 et transmettant un message constitué par des données ayant les valeurs succéssives vl, v2, v2, vl, v3, v2, chaque donnée est transmise durant des temps 6 T.La courbe C" se déduit de la courbe C': ainsi, entre les instants t2 et t3 où la donnée de valeur v1 est transmise, la courbe C" diffère de la valeur F1 par rapport à la courbe C'; entre les instants t3 et t4 où deux données de valeur v2 sont transmises, la courbe C1 diffère de Entre les instants t4, t5, entre lesquels la donnée de valeur v1 est transmise,la différence est à nouveau F1 entre les instants t5 et t6, où il y a transmission d'une donnée de valeur v3, la différence entre les deux courbes C' et C" est égale à F3 et, enfin, entre les instants t6 et t7, il y a trans mission d'une donnée de valeur v2, la différence entre les deux courbes est F2. Les valeurs de Fl, F2, F3 peuvent être, par exemple, de 2,5 MHz, 4 MHz et 5,5 MHz.A la ligne "c", on a représenté les fréquences que prend le signal à la sortie du mélangeur 31. Cette fréquence a la valeur F1 + Fb pour une donnée de valeur vl, F2 + Fb pour v2 et F3 + Fb pour v3. A la ligne "d", on a représenté la fréquence du signal à la sortie du circuit de redéplacement de fréquence 32. Ce circuit soustrait la fréquence 2,5 MHz à la fréquence du signal d'entrée, de sorte que lorsqu'il y a transmission d'une donnée de valeur vi, la fréquence à la sortie du circuit 32 est: F1 + Fb - F1 = Fb. Ceci survient entre les instants t2 et t3, d'une part, et les instants t4, t5, d'autre part.Lorsqu'il y a transmission de la donnée de valeur v2, la fréquence du signal à la sortie du mélangeur 50 du circuit 32 est: iF2 + Fb - F1 Cette valeur pour des distances D inférieures à 100 Km est toujours supérieure à 1 MHz, comme les filtres passe-bas 56,-"57 et 58 ont pour rôle de ne laisser passer que des signaux dont la fréquence est notablement inférieure à cette valeur, on n'a, à la sortie du circuit 32, aucun signal; on fera un raisonnement similaire pour la transmission d'une donnée de valeur v3. A la ligne "e", on a représenté la fréquence du signal à la sortie du circuit 33. Ce signal n'apparait qu'entre les instants t3 et t4, d'une part, et les instants t6 et t7, d'autre part; sa fréquence est aussi: Fb. Un signal à la fréquence Fb n'apparatt à la sortie du circuit 34 qu'entre les instants t5 et t6. On se rend compte que pendant toute la durée d'un message, il y a toujours un signal de fréquence Fb à la sortie de l'un des circuits 32, 33 et 34, de sorte qu'à la sortie du circuit 38, on a un signal continu de fréquence Fb. Ceci est représenté à la ligne "g" de la figure 3; la mesure de la fréquence Fb effectuée au niveau du circuit 43 donne l'information de distance. La présence du signal à la sortie des circuits 32, 33 et 34 est détectée par les détecteurs 40, 41 et 42 qui fournissent, en réponse, à leur sortie des niveaux de tension. Ceci est représenté aux lignes "h", "i" et "j".A partir des signaux fournis par les détecteurs, il est facile, au niveau du circuit 39 d'adapter ceux-ci en fonction de l'utilisation, la ligne "k" montre le message reconstitué. A la figure 4, on a représenté le système préféré coir- forme à l'invention et utilisé pour permettre une radiolocalisation. Sur cette figure, les éléments communs avec ceux de la figure 1 portent les memes références. Pour effectuer une radiolocalisation, les antennes 20 et 24 du dispositif répondeur 2 sont rendues solidaires d'une plate-forme tournante 60, de sorte que l'angle de tir des antennes 20 et 24 forme un angle â continûment variable; par exemple, cette plate-forme effectue un tour sur elle-même toutes les 0,5 seconde. Cet angle â compté à partir d'une direction privilégiée telle le nord est codé sous forme numérique par un dispositif codeur d'angle portant la référence 61; à une valeur d'angle â donnée, le dispositif 61 fait correspondre un mot formé de huit éléments binaires; à un Itl binaire transmis, on ajoutera une fréquence F'1 de l'ordre de 1,5 MHz à la fréquence du signal reçu par l'axltenne 20. A un "0" binaire, on ajoutera une fréquence F'2 de l'ordre de 2,5 MHz.Pour séparer les mots, on 'aisser.a la fréquence du signal reçu identique à elle-même. Outre le fait que seuls deux dispositifs de redéplacement de fréquence 32 et 33 sont présents, ces dispositifs redéplaçant la fréquence du signal de sortie au mélangeur 31 d'une quantité égale aux fréquences F'1 et F'2, le dispositif interrogateur montré à la figure 4 diffère de celui montré à la figure 1 en ce qu'il est prévu un circuit d'asservissement pour maintenir constante la fréquence de battement Fb (par exemple 100 kz). Pour pouvoir insérer ce circuit d'asservissement, le générateur de signaux en dents de scie est muni d'une commande de durée de dent de scie 62 connectée à la sortie d'un discriminateur de fréquence 63 centré sur la fréquence de battement Fb préalablement choisie, l'information de distance étant alors élaborée par le circuit de sortie 43' constitué à partir d'un périodemètre zilesu - rant la durée des dents de scie engendrées par le générateur 11. Le discriminateur a une constante de temps propre, de sorte que la commande 62 ne reçoit pas de signaux intestiSs l-rrE;quton transmet une séparation de mots; cette séparation de mots se traduit par une absence de signal aux sorties des circuits 32 et 33. On aurait pu aussi utiliser une troiaiCmc valeur associée à ue troisième fréquence pour signifier au dispositif répondeur une séparation de mots. En pratique, il peut survenir dans le dispositif répondeur des accrochages dûs, par exemple, à un gain important des amplificateurs 22 et 23 et à un découplage insuffisant entre les antennes 20 et 24. On notera que l'invention peut remédier à cet inconvénient en déplaçant la fréquence du signal de sortie d'une quantité fixe telle que la bande de fréquence des signaux de réémission soit séparée de la bande de fréquence des signaux reçus. Au niveau du dispositif interrogateur, il est facile pour le traitement des signaux de tenir compte de cette quantité fixe; on peut soit l'éliminer en sortie du mélangeur 31, en intercalant un autre circuit de redéplacement de fréquence entre la sortie du mélangeur 31 et l'entrée des circuits 32, 33, 34, soit mcdi- fier, de la quantité fixe, la valeur de la fréquence des signaux fournis par les oscillateurs 53, 54 et 55. REVENDICATIONS: 1. Système formé d'un dispositif interrogateur et d'un dispositif répondeur, destiné notamment à la radiolocalisation, système dans lequel le dispositif interrogateur comporte une première et une deuxième bornes de sortie pour fournir respectivement une information de message provenant du dispositif répondeur et une information de distance indiquant la distance qui le sépare du dispositif répondeur et dans lequel le dispositif répondeur comporte une borne d'entrée de données de message1 caractérisé en ce que le dispositif interrogateur comporte des moyens pour émettre, vers le dispositif répondeur, une onde modulée en fréquence, en ce que le dispositif répondeur comporte des moyens pour recevoir l'onde émise par le dispositif interrogateur, un dispositif à déplacement de fréquence connecté entre les moyens pour recevoir tonde émise et des moyens pour réémettre ladite onde et muni d'une commande de déplacement de fréquence pouvant être reliée à au moins une source de fréquence en fonction du signal appliqué à l'entrée de données de message et en ce que le dispositif interrogateur comporte des moyens pour recevoir l'onde réémise, un circuit mélangeur dont une entrée est branchée en sortie des moyens pour recevoir l'onde réémise et dont l'autre entrée reçoit une partie de onde émise, un certain nombre de circuits de redéplacement de fréquence en correspondance avec le nombre de sources de fréquence, chaque circuit de redéplacement dont l'entrée est connectée à la sortie du circuit mélangeur étant prévu pour redéplacer la fréquence des signaux à son entrée d'une valeur égale à celle de la fréquence du certain nombre de sources de fréquence, un circuit de superposition connecté à la sortie de chaque circuit de redéplacement de fréquence, un premier circuit de sortie pour fournir sur la première desdites bornes de sortie l'information de message à partir des signaux de sortie des circuits de redéplacement de fréquence et un deuxième circuit de sortie pour fournir sur la deuxième borne l'information de distance élaborée à partir du signal de sortie du circuit de superposition. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième circuit de sortie est constitué à partir d'un mesureur de fréquence dont l'entrée est connectée à la sortie du circuit de superposition et dont la sortie est connectée à la deuxième borne de sortie. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour émettre une onde modulée en fréquence sont constitués à partir d'un générateur de signaux en dents de scie dont la sortie est connectée à la commande en fréquence d'un oscillateur et en ce que le deuxième circuit de sortie est constitué à partir d'un mesureur) de durée de signaux en dents de scie, alors que la sortie du circuit de superposition est reliée à l'entrée d'un discriminateur de fréquence, la sortie de ce discriminateur étant reliée à la commande de durée de signal en dents de scie dont est muni ledit générateur. 4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit à déplacement de fréquence est formé à partir d'un modulateur à bande latérale unique dont l'entrée pour signaux de modulation constitue la commande de déplacement de fréquence. 5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un circuit à redéplacement de fréquence comporte un circuit mélangeur dont une entrée constitue entrée du cir-cuit, dont l'autre entrée est reliée à la sortie d'une source de fréquence, la valeur de la fréquence fixant le redéplacement de fréquence, et dont la sortie est reliée à un filtre passe-bas, la sortie de ce filtre constituant la sortie du circuit. 6. Système selon l'une des revendications i à 5, destiné plus particulièrement à la radiolocalisation dans lequel les moyens pour recevoir l'onde émise et les moyens pour réémettre l'onde sont rendus solidaires d'une plateforme tournant d'un certain angle codé au moyen d'un codeur d'angle, caractérisé en ce que la sortie du codeur est reliée à l'entrée de données de message du dispositif répondeur. 7. Système selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les messages sont organisés par mots formés de données à valeurs discrètes. 8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que pour séparer lesdits mots, il est transmis une donnée dont la valeur est différente desdites valeurs discrètes. 9. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que pour séparer lesdits mots, la commande de déplacement de fré quence est déconnectée. 10. Système selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le dispositif répondeur est pourvu, en outre, de moyens pour déplacer, d'une quantité fixe, la fréquence de l'onde réémise pour que sa bande de fréquence soit disjointe de celle de l'onde reçue par le dispositif repondeur, alors que le dispositif interrogateur comporte des moyens pour redéplacer, de la quantité fixe, la fréquence de l'onde reçue par le dispositif interrogateur.