Brevet FR2537787A1 — publié le 19840615

Dispositif d'antenne pour radiogoniomètre. La présente invention concerne un dispositif d'antenne destiné à un indicateur de direction ou radiogoniomètre, et plus particulièrement un type de dispositif d'antenne dont l'antenne est maintenue fixe. On connaît une antenne pour radiogoniomètre qui comprend une plaque électriquement conductrice et de forme carrée, disposée par exemple parallèlement à une plaque de base électriquement conductrice et de dimensions suffisantes, en prévoyant un espace prédéterminé entre les deux plaques. Dans l'antenne connue, un coin de la plaque d'antenne est reliée à la plaque de base par l'intermédiaire d'une résis- tance dont la valeur de résistance est égale à l'impédance caractéristique de l'antenne, alors qu'un coin de la plaque d'antenne qui est à l'opposé en diagonale est relié à un récepteur du radiogoniomètre par l'intermédiaire d'un câble présentant l'impédance caractéristique Du fait que l'an- tenne telle qu'elle est décrite ci-dessus fournit un signal de sortie caractéristique ayant la forme d'un cardiolde quand elle reçoit une onde électromagnétique arrivant parallèlement à la plaque d'antenne, elle peut être utili- sée en combinaison avec un radiogoniomètre pour déterminer la direction d'arrivée de l'onde électromagnétique Cepen- dant, les dispositifs d'antenne de constitution connue comprennent un mécanisme de rotation destiné à faire tour- ner l'antenne pour déterminer la direction d'arrivée, ou pour suivre automatiquement la variation de la direction d'arrivée de l'onde électromagnétique Ce dispositif est donc compliqué, et il présente divers inconvénients, y compris sa sensibilité à des perturbations et une mauvaise précision. Un but principal de la présente invention est de propo- ser un dispositif d'antenne destiné à un radiogoniomètre o les difficultés décrites ci-dessus et concernant le dispositif d'antenne classique sont pratiquement éliminées. Un autre but de l'invention est de proposer un disposi- tif d'antenne destiné à un radiogoniomètre, o le mécanisme de rotation compliqué destiné à l'antenne est totalement éliminé. Un autre but encore de l'invention est de proposer un dispositif d'antenne destiné à un radiogoniomètre dont la précision des résultats mesurés est nettement améliorée. Selon la présente invention, il est proposé un disposi- tif d'antenne destiné à un radiogoniomètre et comprenant une plaque de base électriquement conductrice reliée à la terre ou mise à la masse, une plaque électriquement conduc- trice de forme symétrique par rapport à un point central de celle-ci, disposée parallèlement à la plaque de base, une distance prédéterminée étant maintenue entre les deux plaques, une série de paires de parties de connexion pré- vues autour de la périphérie de la plaque électriquement conductrice de manière qu'une partie de chaque paire de parties de connexion soit disposée dans une position opposée à l'autre partie de la paire par rapport au point central de la plaque électriquement conductrice, et un commutateur électronique qui transfert séquentiellement la connexion avec les parties de connexion de manière que l'une des parties de connexion de chaque paire ainsi transférée soit mise à la masse par l'intermédiaire d'une résistance ayant une valeur de résistance sensiblement égale à l'impédance caractéristique de la plaque électriquement conductrice alors que l'autre de la paire est reliée à un récepteur par l'intermédiaire d'un câble dont l'impédance est sensiblement égale à l'impédance caractéristique. L'invention sera décrite en détail avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe d'un mode de réalisa- tion préféré de la présente invention, la figure 2 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation préféré de l'invention, la figure 3 est un schéma de circuit pouvant être appliqué à l'un ou l'autre des modes de réalisation des figures 1 ou 2, la figure 4 est un diagramme montrant les formes d'onde des signaux pouvant être appliqués au circuit représenté à la figure 3, la figure 5 est un -schéma montrant un état de fonctionnement du circuit représenté à la figure 3, la figure 6 est un diagramme montrant les caractéristi- ques de l'effet directif de l'antenne représentée à la figure 3, la figure 7 est un diagramme montrant un exemple de la forme d'onde d'un signal obtenu dans le circuit de la figure 3, la figure 8 est un schéma de circuit qui est applica- ble à un autre mode de réalisation encore de la présente invention, et la figure 9 est un diagramme montrant les formes d'onde des tensions de commande appliquées à diverses parties du circuit représenté à la figure 3. Si on se réfère maintenant à la figure 1 qui représente un premier mode de réalisation préféré-de la présente invention, on prévoit une plaque de base électriquement conductrice qui est par exemple une plaque de la coque d'un avion Vers le haut et au-dessus de la plaque de base électriquement conductrice 1 est disposée une plaque électri- quement conductrice 2 qui est parallèle à la plaque de base 1 alors qu'une distance prédéterminée est maintenue entre elles La plaque 2 est maintenue dans cette position par des entretoises isolantes 3 et elle est couverte par un couvercle isolant externe 4 La plaque 2 est susceptible de fonctionner en tant qu'antenne telle qu'elle sera décrite ci-après et elle peut se présenter par exemple sous la forme d'un carré, et les quatre coins de la plaque carrée sont connectés à des éléments correspondants du boîtier 5 par l'intermédiaire de quatre câbles coaxiaux 6 d'égale longueur Par exemple, une partie centrale de la plaque électriquement conductrice 2 qui est susceptible de fonction- ner en tant qu'antenne est connectée à une borne prévue dans le boîtier 5, par l'intermédiaire d'un enroulement ou bobine 7 Lorsqu'elle se présente selon la constitution décrite ci-dessus, la plaque d'antenne 2 peut être facile- ment installée sur le corps d'un avion par exemple, en prévoyant simplement de petits trous traversant le corps en vue d'y faire passer les câbles. La figure 2 représente un autre mode de réalisation préféré de l'installation o une partie d'un toit 8 d'une automobile est découpée pour déterminer une ouverture plus - importante que la plaque d'antenne 2 Un couvercle isolant 4 est fixé par l'extérieur sur le toit 8 pour fermer entiè- rement l'ouverture La plaque d'antenne 2 est fixée à l'intérieur du couvercle isolant 4 Une plaque de base électriquement conductrice et séparée 1 est fixée à la surface interne du toit 8 de manière a couvrir entièrement l'ouverture formée sur le côté inférieur et pour maintenir un espace prédéterminé entre la plaque de base 1 et la plaque d'antenne 2 Un boîtier 5, semblable à celui repré- senté à la figure 1, est fixé à la surface interne de la plaque de base 1 Ainsi, on peut installer l'antenne d'un radiogoniomètre sur le toit d'une automobile et de manière qu'on ne puisse pas la voir facilement de l'extérieur de cette automobile Le boîtier 5 comprend un commutateur électronique, dont les parties essentielles sont connectées par l'intermédiaire d'un câble coaxial 9 et d'un câble de commande 10 au récepteur du radiogoniomètre. La figure 3 est un schéma de circuit du dispositif d'antenne selon la présente invention, o la vue en plan selon le ligne A-A de la figure 1 est représentée comme constituant une partie du schéma A la figure 3, la plaque d'antenne 2 est carrée et comporte quatre coins, parmi lesquels deux coins diagonalement opposés sont munis de parties de connexion 110 et 111 alors que les deux autres côtés diagonalement opposés sont munis de parties de connexion 120 et 121 respectivement O Les parties de con- nexion 110, 111, 120-et 12, sont connectées'par l'intermé- diaire de diodes 130, 131, 140 et 14 aux quatre câbles coaxiaux 6 respectivement. L'espace entre la plaque de base 1 et la plaque d'antenne 2 (figures 1 et 2) est choisi de manière que la plaque d'antenne 2 présente une impédance caractéristique pour une onde électromagnétique arrivant en direction diagonale de. la plaque d'antenne 2 qui est égale à l'impédance caracté- ristique des câbles coaxiaux 6 En outre, une position appropriée de la plaque d'antenne 2 telle que le centre de cette plaque d'antenne 2 est connectée par l'intermédiaire d'un enroulement de blocage haute fréquence 7 à une borne du boîtier 5 Dans le bo 5 tier 5, les extrémités des câbles coaxiaux 6 qui sont connectées à leurs autres extré- mités aux diodes 130 et 140 sont court-circuitées par l'intermédiaire des diodes 160 et 170 dont les polarités sont égales à celles des diodes 130 et 140, alors que les extrémités des câbles coaxiaux 6 connectées à leurs autres extrémités aux diodes 131 et 141 sont court-circuitées par l'intermédiaire des diodes 161 et 171 dont les polarités sont égales à celles des diodes 131 et 141 Un enroulement de blocage haute fréquence 18 comportant un point neutre qui est mis à la masse est interposé entre les parties court-circuitées telles que décrites Un autre enroulement de blocage haute fréquence 19 comportant un point neutre connecté à une borne 20 est monté de manière que les deux extrémités de l'enroulement 19 soient connectées par l'in- termédiaire de diodes 21, 22, 23 et 24 aux deux extrémités de l'enroulement 18 selon les polarités représentées à la figure 3 Une extrémité de l'enroulement de blocage haute fréquence 19 indiqué en dernier est reliée par l'intermé- diaire d'un câble coaxial 9 dont l'impédance est égale à l'impédance caractéristique des câbles coaxiaux 6 au récep- teur (non représenté) du radiogoniomètre; alors que l'autre extrémité de l'enroulement 19 est mise à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 25 dont la valeur de résistance est égale à l'impédance caractéristique Les bornes 20 et 15 reçoivent la tension de commande dont les formes d'onde sont rectangulaires et qui sont par exemple de plusieurs centaines de Hz, comme représenté en A à la figure 4, et selon une fréquence qui est deux fois plus élevée que celle représentée en B à la figure 4; les deux étant synchronisées l'une par rapport à l'autre par l'inter- médiaire du câble 10 représenté aux figures 1 et 2. Lorsque le dispositif d'antenne a la constitution décrite ci-dessus et lorsqu'une tension de commande posi- tive est appliquée à la borne 15, les diodes 130, 160 et 131, 16 l qui sont connectées entre la borne 15 et le point de l'enroulement 18 qui est à la masse sont rendues conduc- trices alors que les diodes 140, 170 et 171, 17, soumises à la tension inverse sont coupées Inversement, lorsqu'une tension de commande négative est appliquée à la borne 15, les premières diodes sont coupées alors que les dernières diodes sont conductrices. De plus, lorsqu'une tension de commande positive est appliquée à la borne 20, les diodes 21 et 24 qui sont connectées entre la borne 20 et le point de l'enroulement 18 qui est à la masse sont conductrices; alors que les diodes 22 et 23 qui sont soumises à la tension inverse sont coupées Quand une tension de commande négative est appli- quée à la borne 20, la condition décrite ci-dessus est inversée. En conséquence, au cours d'une période de temps a représentée à la figure 4 en B, les diodes 130, 160, 21, 131, 16, et 24 sont amenées à l'état conducteur alors que le reste des diodes sont coupées, ce qui représente effec- tivement un circuit tel que représenté à la figure 5 et destiné à un courant haute fréquence Dans ce circuit, une entrée maximale peut être obtenue par le câble 9 lorsque l'onde électromagnétique arrive dans le sens indiqué par la flèche "p" (figure 5), alors que l'entrée est réduite à zéro pour l'onde électromagnétique qui arrive en sens inverse En d'autres termes, on peut obtenir une antenne dont la caractéristique directionnelle se présente sous la forme d'un cardiolde et telle que représentée par le trait continu à la figure 6. Par ailleurs et pendant la période de temps b à la figure 4 en B, les diodes 140,-170, 21, 141, 17, et 24 sont conductrices alors que les autres diodes sont coupées, ce qui amène la partie de connexion 12 2537787- 2 à être reliée à la masse par l'intermédiaire de la résistance 25 alors que la partie de connexion 121 ' de la plaque d'antenne 2 est reliée au câble 9 En conséquence, -on peut obtenir une caractéristique directionnelle se présentant sous la forme d'un cardiolde et telle que repré- sentée par la ligne en tiretés 27 àla figure 6. De même, au cours des périodes c et d de la figure 4 en B, on obtient une caractéristique directionnelle représen- tée par les lignes en tiretés 28 et 29 grâce à des opéra- tions de transfert du commutateur'électronique. Dans le cas o une onde électromagnétique parvient dans le sens indiqué par la flèche q a la figure 6, on obtient des entrées proportionnelles à 0-r, 0-s, O-t et 0-u qui sont représentées-à la figure 6, pendant les périodes a, b, is c et d Dans le récepteur qui reçoit ces entrées par l'in- termédiaire du câble coaxial 9 par exemple, un signal ayant la même fréquence que celle de l'onde rectangulaire représen- tée à la figure 4 en B est démodulé en vue de détecter l'angle de phase de ce signal, ou bien un signal tel que représenté à la figure 7 est démodulé pour produire un signal de sortie ayant une forme d'onde en gradins; et la direction d'arrivée de l'onde électromagnétique est détec- tée à partir de l'angle de phase du signal ou en observant la forme d'onde en gradin du signal de sortie. La figure 8 représente un autre mode de réalisation de la présente invention o l'on utilise en tant qu'antenne une plaque électriquement conductrice 2 de forme octogonale et équilatérale, et efficacement mise à la masse par l'in- termédiaire de l'enro ulement de blocage haute fréquence 30. Les parties angulaires de la plaque d'antenne octogonale 2 sont connextées par l'intermédiaire de diodes 31 à 38 de même polarité à une extrémité des c âbles coaxiaux 6, dont les autres extrémités sont passées dans un boîtier 5 sem- blable à celui représenté aux figures i et 2 Dans le boîtier 5, les autres extrémités des câbles coaxiaux 6 sont connectées à des diodes 47 à 54 dont la polarité est la même que celle des diodes 31 à 38 Les enroulements de blocage haute fréquence 43, 44, 45 et 46 comportant des 2537787. points neutres connectés aux bornes 39, 40, 41 et 42 sont connectés entre les diodes 47 et 48, 49 et 50, 51 et 52 et 53 et 54 respectivement, chacune de ces paires de diodes, telles que les diodes 47 et 48, étant connectée aux câbles coaxiaux provenant des diodes 31 et 35 et prévues pour une paire de parties angulaires opposées l'une à l'autre par rapport au point central de la plaque d'antenne octogonale 2 Un autre enroulement de blocage haute fréquence 55 comportant un point neutre qui est mis à la masse est également prévu dans le bottier 5, de manière que les deux extrémités de l'enroulement 55 soient connectées aux deux extrémités des enroulements de blocage haute fréquence 43, 44, 45 et 46 par l'intermédiaire des diodes 56 à 63 respec- tivement, qui ont la même polarité, mais opposée à celle des diodes 47 à 54 Un autre enroulement de blocage haute fréquence 65, qui comporte un point neutre relié à une borne 64 est en outre prévu de manière que les deux extreé mités de l'enroulement 65 soient connectées aux deux extré- mités d'un enroulement de blocage haute fréquence 65 par l'intermédiaire des diodes 66, 67, 68 et 69 qui sont con- nectées comme représenté à la figure 8. En fonctionnement, une tension de commande de basse fréquence en courant alternatif et comme indiquée à la figure 9 en C est appliquée à la borne 64, alors que des tensions impulsionnelles indiquées sur la figure 9 en D, E, F et G sont appliquées aux bornes 39, 40, 41 et 42 respecti- vement Les tensions impulsionnelles comprennent des impul- sions positives montant séquentiellement à partir d'une tension négative, chaque impulsion positive ayant une largeur d'impulsion correspondant à 1/8 de cycle de la tension de commande en courant alternatif représentée à la figure 9 en C Ainsi et à titre d'exemple, au cours d'une période e sur la figure 9, les diodes 66, 69, 47, 48, 56, -7, 31 et 35 sont conductrices alors que toutes les autres diodes sont coupées Ainsi, la partie de connexion de la plaque d'antenne 9 qui est connectée à la diode 31 est mise à la masse par l'intermédiaire de la résistance 25; et la partie de connexion opposée à cette partie par rapport au point central de la plaque d'antenne 2, qui est connectée à la diode 35, est connectée au câble coaxial 9 Au cours de la période subséquente f de la figure 9, les diodes 66, 69, 49, 50, 58, 59, 32 et 36 sont conductrices et il en résulte que les parties de connexion connectées-aux diodes 32 et 36 sont reliées à la résistance 25 et au câble 9 respective- ment Ainsi, les parties de connexion de la plaque d'antenne 2 qui doivent être connectées à la résistance 25 et au câble 9 sont successivement transférées par le commutateur électronique contenu dans le bottier 5 de manière que la caractéristique directionnelle telle qu'indiquée par le trait continu 26 sur la figure 6 soit tourné d'un pas de Le nombre de pas de la figure 7 est donc plus impor- tant que dans le cas du mode de réalisation représenté à la figure 3, et l'on peut déterminer la direction d'arrivée de l'onde électromagnétique avec plus de précision à partir de l'angle de phase de la forme d'onde démodulée, ou en obser- vant la forme d'onde démodulée qui se rapproche le plus d'une onde sinusoïdale. Bien que l'on ait décrit les modes de réalisation comportant des plaques d'antenne 2 de forme carrée et octogonale, l'invention n'est pas limitée à ces configura- tions spécifiques et l'on peut également utiliser des plaques d'antenne de forme circulaire et hexagonale. Dans le cas o la plaque d'antenne 2 a une forme carrée, une erreur d'un octant a tendance à se manifester en fonc- tion de la relation existant entre la longueur de la ligne diagonale et de la fréquence Lorsqu'on utilise la plaque d'antenne de forme octogonale, on peut éliminer une erreur d'un octant et une erreur extrêmement faible d'un déca- hexant est tout ce qui reste, ce qui permet une mesure directionnelle de grande précision à l'intérieur d'une large gamme de fréquences. Selon la présente invention, il est proposé un disposi- tif d'antenne destiné à un radiogoniomètre o l'antenne est réalisée par une plaque électriquement conductrice disposée parallèlement à une plaque de base qui est mise à la masse de manière à présenter une caractéristique directionnelle ayant la forme d'un cardiolde et qui peut être tournée en pas à pas sous l'action d'un commutateur électronique, le pas étant par exemple de 90 ou de 45 ' Du fait que l'on n'utilise aucun dispositif de rotation mécanique comme c'est le cas avec les dispositifs d'antenne classiques pour détecter la direction d'arrivée d'une onde électromagnéti- que, on peut nettement simplifier la construction du dis- positif d'antenne, et la possibilité de l'apparition de perturbations est fortement réduite. Comme cela apparaîtra clairement à l'homme de l'art, diverses modifications peuvent être apportées tout en restant dans le champ d'application de la description ci- dessus Toutes les modifications qui sont à la portée de l'homme de l'art font parties de la présente invention et sont couvertes par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1.Dispositif d'antenne destiné à un radiogoniomètre, caractérisé par le fait qu'il comprend une plaque de base ( 1) électriquement conductri- ce reliée à une masse, une plaque électriquement' conductrice ( 2) de forme symétrique par rapport à un point central de celle-ci, disposée parallèlement a la plaque de base tout en maintenant un espace prédéterminé entre ladite plaque de base et ladite plaque conductrice, plusieures paires de parties de connexion (Il, 111; 120, 121) prévues autour de la périphérie de ladite plaque électriquement conductrice de manière qu'une partie de chaque paire des parties de connexion soit prévue dans une position opposée à l'autre partie de la paire par rapport au point central de ladite plaque électriquement conductrice, et un commutateur élec- tronique qui transfere séquentiellement la connexion avec les parties de connexion de manière que l'une des parties de connexion de chaque paire qui sont ainsi transférées soit mise à la masse par l'intermédiaire d'une résistance ayant une valeur de résistance sensiblement égale a une impédance caractéristique de ladite plaque électriquement conductrice, alors que l'autre de la paire est connectée à un récepteur par l'intermédiaire d'un câble (a) ayant une impédance sensiblement égale à l'impédance caractéristique. 2 Dispositif d'antenne selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite plaque électriquement conduc- trice est en forme de carré de manière que deux paires desdites parties de connexion soient prévues autour de la périphérie de ladite plaque électriquement conductrice. 3 Dispositif d'antenne selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite plaque électriquement conduc- trice a la forme d'un octogone équilatéral et de manière que quatre paires desdites parties de connexion soient prévues autour de-la périphérie de ladite plaque électri- quement conductrice.