Brevet FR2612339A1 — publié le 19880916

ANTENNE DE RADIONAVIGATION COMMUNE AUX SYSTEMES DE TYPE ILS ET MLS La présente invention a pour objet une antenne qui est commune aux systèmes de radionavigation connus sous les noms de ILS (initiales de l'expression anglaise "Instrument Landing System" ou système d'atterrissage aux instruments) et de MLS (initiales de l'expression anglaise "Microwave Landing System" ou système d'atterrissage micro-onde). Le système ILS est un système normalisé par l'OACI (Organisation de l'Aviation Civile Internationale), permettant le contrôle de la trajectoire d'un avion lors de sa descente et de son atterrissage. I1 comporte au moins deux stations au sol, l'une dite de radioalignement de descente (également connu sous le nom anglais de "gllde") et l'autre dite de radioalignement d'axe de piste (également connue sous le nom anglais de "localizer"). Ces stations assurent l'émission de signaux dont le décodage à bord de l'avion donne des indications de deux types sur l'écart de l'avion par rapport à la trajectoire idéale : l'écart par rapport à l'angle de descente (première station mentionnée ci-dessus) et l'écart par rapport à l'axe de la piste (deuxième station). Le système MLS est un système également normalisé par l'OACI, de conception plus récente et qui fournit également des informations sur les deux types d'écart mentionnés ci-dessus, mais ces informations sont plus complètes, notamment sur l'aspect quantitatif. Le système MLS est appelé à remplacer le système ILS. Toutefois, les stations sol ILS et MLS devront cohabiter autour des pistes d'atterrissage pendant un long temps, le temps que les systèmes MLS remplacent complètement les systèmes ILS, y compris dans les équipements de bord des avions. Une station de radioallgnement de descente est disposée au niveau de l'entrée de la piste, à gauche ou à droite. Disposer une station MLS à côté d'une station ILS ou encore de l'autre côté de la piste, au niveau de l'entrée de piste, ne présente pas de problème majeur. Psr contre, se pose un problème d'implantation pour ce qui est du radloalignement de piste. En effet, une telle station doit être dans l'axe de la piste, ce qui veut veut dlre que les stations des deux systèmes, MLS et ILS, doivent se trouver dans l'axe de la piste. Implanter une station MLS devant ou derrière la station ILS perturbe alors ou l'émission ILS ou l'émission MLS, respectivement.Implanter la station MLS sur un portique au-dessus de la station ILS, par exemple, et en retrait de celle-ci, pose en général des problèmes mécaniques (notamment stabilité dans le temps et stabilité thermique) et des problèmes relatifs aux normes de dégagement des pistes : en effet, les angles de dégagement des pistes sont normalisés, les stations ILS et MLS présentent une certaine hauteur et ne peuvent en outre pas être placées trop loin de l'extrémité de la piste. La présente invention permet d'éviter ces difficultés en remplaçant la partie centrale de l'antenne ILS par l'antenne MLS ; des éléments rayonnants les signaux ILS sont alors placés devant l'antenne MLS et ils sont choisis de sorte à ne pas sensiblement perturber le rayonnement MLS. Plus précisément, l'antenne selon l'inventlon comporte - une partie centrale comportant des moyens pour émettre un signal électromagnétique à polarisation rectiligne selon une première direction, du type utilisé dans un système de radionavigation MLS - deux parties latérales, disposées de part et d'autre de la partie centrale, comportant des éléments rayonnants et des moyens réflecteurs - des éléments rayonnants supplémentaires, disposés devant la partie centrale, assurant en combinaison avec les parties latérales l'émission d'un signal électromagnétique à polarisation rectiligne selon une deuxième dfrection, normale à la première, du type utilisé dans un système de radionavigation du type ILS. D'autres objets, particularités et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les figures annexées, qui représentent - la figure 1, une vue en perspective d'un mode de réalisation de l'antenne selon l'invention - la figure 2, un détail de la figure précédente - la figure 3, une vue de dessus partielle de l'antenne de la figure 1; - la figure 4, une vue de dessus d'un mode de réalisation d'un élément rayonnant utilisé dans l'antenne selon l'invention. Sur ces différentes figures, d'une part l'échelle réelle n'est pas respectée pour la clarté du dessin et, d'autre part, les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments. La figure 1 représente donc une vue en perspective d'un mode de réalisation de antenne selon l'invention. Cette antenne comporte une partie centrale 1 et deux parties latérales 2 et 3, disposées de part et d'autre de la partie 1. La partie centrale 1 est constituée par une antenne classique HALLS pour le radioallgnement selon l'axe de la piste, également appelée antenne MLS azimut. Elle se compose par exemple, dans ce mode de réalisation, d'un coffrage 15 dans lequel sont disposés l'antenne proprement dite et les circuits électroniques nécessaires au fonctionnement de la station MLS. L'antenne est par exemple constituée par un ensemble 14 de guides d'onde à fentes verticaux, juxtaposés les uns aux autres. La figure 2 montre plus en détail, vue de face, une partie repérée il de l'ensemble 14 que forment ces guides. Sur la figure 2, on voit des guides 12 juxtaposés, présentant des fentes 13. Les guides à fentes constituent un alignement de sources rayonnantes permettant un balayage électronique en azimut, ainsi qu'il est connu. Le nombre de guides juxtaposés est fonction de la largeur recherchée pour le faisceau d'énergie rayonné. De la sorte, les guides 12 sssurent le rayonnement du signal MLS qui est, on le rsppelle, un faisceau d'énergie électromagnétique à polarisation rectiligne et plus précisément, dans le cas d'un MLS azimut, à polarisation verticale. Ainsi qu'il est connu, la fréquence des émissions MLS se situe aux environs de 5 GHz. Devant le plan 10 que forment les faces des guides 12 qui portent les fentes 13, on a disposé plusieurs éléments 7 (trois sur la figure 1), qui sont destinés à rayonner une onde électromagnétique de polarisation horizontale et qui sont décrits plus en détail ci-après. Les parties latérales 2 et 3 représentent ce qui reste d'une antenne classique d'un système ILS pour le radioalignement de piste lorsqu'on a enlevé la partie centrale, pour y insérer selon l'invention l'antenne MLS. L'antenne ILS comporte principalement des éléments rayonnants, repérés 5, placés devant un réflecteur 4. Plus précisément, dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, les éléments rayonnants 5 sont constitués par des cadres comportant deux parties horizontales 51 et deux parties verticales 52, montés chacun sur un support, ou mât, 63. Le réflecteur 4 est constitué d'un plan de fils parallèles 40, horizontaux du fait que l'énergie rayonnée par les éléments 5 est à polarisation horizontale. Ces fils 40 sont par exemple fixés sur le coffrage 15, éventuellement par l'intermédiaire d'un poteau (non représenté) et supportés par des poteaux 60 maintenus, ainsi que les mats 63, par des jambes de force 61. Le réflecteur 4 est de préférence sensiblement dans le même plan que le plan 10. L'ensemble est monté sur un support horizontal 62.L'antenne ILS comporte encore des capteurs 53 qui, en recueillant une petite partie du rayonnement de chacun des éléments 5, permettent le contrôle du fonctionnement de l'antenne. Ainsi qu'il est connu, la fréquence des émissions ILS se situe aux environs de 110 MHz. La figure 3 représente une vue de dessus partielle de la figure 1, illustrant le positionnement d'un élément rayonnant 7 devant le plan (10) des guides à fentes de l'antenne MLS. Sur cette figure, on retrouve l'élément rayonnant 7 porté par exemple par une tige support 64 horizontale (non représentée sur la figure 1), elle-même reliée mécaniquement aux extrémités du plan 10 des guides de l'antenne MLS par les bras horizontaux. L'élément 7 se prolonge vers le plan 10 par une languette 71 par exemple. On a représenté les guides 12, en section horizontale, l'élément 7 se trouvant à une distance a du plan 10. On a également représenté des câbles coaxiaux 72 et 73, de préférence de petit diamètre, reliant l'élément rayonnant et son capteur (décrit plus en détail figure 4) à des connecteurs, 74 et 75 respectivement, situés de l'autre côté des guides 12 par rapport à l'élément 7. Ainsi qu'il a été dit plus haut, les guides 12 sont juxtaposés mais le diamètre des câbles coaxiaux 72 et 73 et l'épaisseur des parois des guides 12 rendent possible le fait d'aménager un passage pour ces câbles entre deux guides. La figure 4 représente une vue de dessus d'un mode de réalisation d'un élément rayonnant 7. L'élément 7 est constitué dans cet exemple par un dipôle à brins repliés, réalisé par métallisations déposées sur un substrat selon la technique des circuits imprimés. Sur la figure 4, on a représenté le substrat 70 de élément rayonnant, sensiblement de forme rectangulalre, se prolongeant par la languette 71. Le dipôle est constitué de deux brins 77 et 78, chacun d'eux étant replié sur lui-même (parties 79 et 80), leurs extrémités se faisant vis-å-vis. Ce dipôle est alimenté par le câble coaxial 72 à l'extrémité (81) de l'un de ces brins (77) ; le câble 72 est disposé, à sa sortie de la languette 71, sur le métallisation constituant l'autre brin (78) jusqu'à l'extrémité 81. La distance a est prise entre le plan 10 et, sensiblement, l'extrémité 81 où le dipôle est alimenté. Sur l'autre face du substrat 70, on réalise un capteur 76, ayant même fonction que les capteurs 53 (figure 1). I1 est par exemple réalisé par une boucle ou par un dipôle (traits pointillés 76), lui-même reliée au câble coaxial 73 (figure 3), non visible sur la figure 4, qui est fixé sous le câble 72, sur la surface inférieure de la languette 71. L'sntenne décrite ci-dessus fonctionne de la façon suivante. L'émission MLS s'effectue de façon classique, à l'aide d'un faisceau étroit à polarisation verticale, balayant électroniquement l'espace en azimut. Cette émission n'est pas perturbée par les parties latérales 2 et 3. Elle n'est pas non plus perturbée de façon sensible par les éléments rayonnants 7 dans la mesure où ils ne présentent pas de partie conductrice verticale de longueur substantielle devant la longueur d'onde du rayonnement MIS (I'épaisseur des métallisations formant les brins 77 et 78 et le capteur 76 peut être, dans cette optique, considérée comme négligeable). En ce qui concerne le système ILS, il est alors constitué par les deux parties latérales 2 et 3 (éléments rayonnants 5 et réflecteur 4) et par les éléments rayonnants 7, étant entendu qu'on dispose autant d'éléments 7 que l'on a dû supprimer d'éléments 5 pour insérer l'antenne ES, et ce de sorte que leurs centres de phase soient situés sensiblement où le seraient ceux des éléments supprimés, dans un plan horizontal. Le plan des guides 10 forme réflecteur pour les éléments 7, les fentes de ces guides n'étant pas source de perturbation du fait des fréquences concernées ; la distance E séparant les éléments rayonnants (7) du plan 10 est donc sensiblement égale au quart de la longueur d'onde de l'émission ILS.En outre, la continuité électrique doit être assurée, pour la fréquence ILS, entre les différentes parties réflectrices, à savoir le réflecteur 4 de la partie 3, le réflecteur 4 de la partie 2 et le plan 10 des guides. Les éléments 5 et 7 émettent donc les signaux ILS classiques, en polarisation horizontale, sans que ces derniers soient perturbés par le système MLS, celui-ci se trouvant derrière. Enfin, en ce qui concerne la hauteur h par rapport au support 62 à laquelle les éléments 7 sont placés, elle est de préférence, mais pas obligatoirement, telle que les centres de phase des éléments 7 (situés dans le plan des éléments 7) soient à la même hauteur que les centres de phase des éléments 5 (situés au milieu du cadre). Selon une variante de réalisation, non représentée, les éléments rayonnants 7 disposés dans la partie centrale (1) de l'antenne sont placés devant les guides à fentes (12) mais au-dessus ou en-dessous de la première ou de la dernière fente, de sorte à se trouver en dehors de l'démission MLS. Cela permet d'éviter complètement toute perturbation de L'émission MLS et/ou permet plus de liberté sur le choix des éléments rayonnants 7. En contrepartie, cela perturbe un peu l'émission ILS du fait que les centres de phase des éléments 5 et 7 ne sont plus alignés. Cette perturbation peut, selon les configurations et les réglages opérables, être négligeable. Dans le cas contraire, il est possible de modifier la position des éléments 5, vers le haut ou vers le bas, afin de minimiser les différences de hauteur. En ce qui concerne la protection d'une telle antenne, les guides à fentes sont protégés classiquement par radome, ainsi que les capteurs 53 ; de même, les éléments 7 sont placés chacun dans un radome, sensiblement cylindrique par exemple les éléments 5 peuvent ne pas nécessiter de protection lorsqu'ils sont, comme représenté sur la figure 1, réalisés par des cadres. REVENDICATIONS 1. Antenne de radionavigation caractérisée par le fait qu'elle comporte - une partie centrale (1) comportant des moyens (12, 13) pour émettre un signal électromagnétique à polarisation rectiligne selon une première direction, du type utilisé dans un système de radionavigation du type MLS - deux parties latérales (2, 3), disposées de part et d'autre de la partie centrale (1), comportant des éléments rayonnants (5) et des moyens réflecteurs (4) - des éléments rayonnants supplémentaires (7), disposés devant la partie centrale (1), assurant en combinaison avec les parties latérales (2, 3) l'émission d'un signal électromagnétique à polarisation rectiligne selon une deuxième direction, normale à la première du type utilisé dans un système de radionavigation du type ILS. 2 Antenne selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens d'émission de la partie centrale comporte des guides d'onde (12) à fentes (13), juxtaposés les uns aux autres et disposés parallèlement à la première direction. 3. Antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la première direction est verticale. 4. Antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les éléments rayonnants (5) des parties latérales (2, 3) sont du type cadre. 5. Antenne selon l'une des revendications precédentes, caractérisée par le fait que les moyens réflecteurs (4) des parties latérales (2, 3) comportent des fils (40) disposés dans un plan, parallèlement à la deuxième direction. 6. Antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les éléments rayonnants supplémentaires (7) sont du type dipôle, les brins (77, 78) du dipôle étant parallèles à la deuxième direction. 7. Antenne selon la revendication 6, caractérisée par le fait que les dipôles (7) sont du type à brins repliés. 8. Antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les moyens d'émission (12, 13) de la partie centrale (1) forment en outre réflecteur pour les éléments rayonnants supplémentaires (7). 9. Antenne selon les revendications 2 et 5, caractérisée par le fait que la face des guides (12) qui porte les fentes (13) est sensiblement dans le même plan que le plan des fils (40) formant les moyens réflecteurs (4) des parties latérales (2, 3). 10. Antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les centres de phase des éléments rayonnants (5) des parties latérales sont sensiblement alignés avec les centres de phase des éléments rayonnants supplémentaires (7).