Brevet FR2647553A1 — publié le 19901130

La présente invention concerne un dispositif de mesure de champ éléctromagnétique destiné à la localisation d'émetteurs d'ondes électromagnétiques ou au déclenchement a distance d'appareils lors de la présence d'une onde électromagnétique. L'lnventlon est utilisable pour le guidage de véhicules, le déclenchement à distance d'appareils, la mesure de trajectoire de passage de mobiles dotés d'un émetteur d'onde électromagnétique. Actuellement, la mesure du champ électromagnétique rayonné par une antenne s'ertectue par un ensemble de 2 cadres de réception croisés. Cette méthode n'utilise que la composante vectorielle du champ située dans un plan, et donc ne permet pas de corriger par un étalonnage préalable, les erreurs de propagation dûes au rerayonnements d'objets proches des cadres, car cette correction exige la connaissance de la direction réelle dans l'espace du vecteur caractérisant la propagation. Il est donc nécessaire de placer les cadres dans un environnement dénué d'objets pouvant provoquer une perturbation électromagnétique ce qui rend l'appareil volumineux, lourd et peu précis. Le dispositif selon l'invention comporte des moyens qui remédient å cet Inconvénient majeur. Il comporte 3 mesureurs de champ axial constitués de 3 barreaux de ferrite d'axes perpendiculaires entre eux délivrant chacun une tension continue proportlonnelle a la composante magnétique - ou à son logarithme - de l'onde électromagnétique parallèle à l'axe de chaque barreau de ferrite. Ces 3 tensions sont converties en nombres entiers par un convertisseur analogique numérique connu. Un calculateur numérique de structure connue calcule alors l'orientation du vecteur magnétique, en site et azimut. Dans une mémoire statique ont été écrits, pour des angles solides élémentaires régulièrement espacés et couvrant un angle solide correspondant à l'angle solide d'une demi-sphère, les facteurs correctifs ai, bi,ci, tels que pour un vecteur magnétique de direction inclues dans l'angle solide élémentaire portant le numéro 1, la composante magnétique de l'onde électromagnétique incidente non perturbée soit donnée par Hx vraie = ai .Hx Hy vraie - bi . Hy Hz vraie = ci . Hz Cette compensatlon fournit un moyen de retrouver avec grande précision le vecteur de propagation électromagnetique, en corrigeant ainsi les erreurs consécutives aux rerayonnements des objets proches et de la mutuelle inductance toujours présente entre les 3 mesureurs de champ axial. Les appareils conçus selon ce dispositif sont donc plus petits, plus précis et moins coûteux que les appareils conçus selon les procédés antérieurs. Afin d'améliorer la précision du dispositif selon l'invention, ce dernier comporte un système d'auto-étalonnage de sensibilité nécessaire lorsque les circuits de captation accordés ont des facteurs de surtensions importants, sujets à une désaccomodation aux effets désastreux, car diminuant la sensibilité d'une ou plusieurs voies de mesure et détruisant ainsi toue possibilité de détermination précise de la valeur de l'onde électromagnétique incidente. Selon linvention, chaque barreau de ferrite est entoure de 2 bobines: une bobine de captation bien connue en technique radioélectrique et une bobine de quelques spires de fil conducteur, appelée par la suite bobine d'étalonnage > réunie par une résistance de très grande valeur à un générateur de fréquences synthétisées. Selon l'invention, à des instants déterminés par le calculateur et correspondants à des absences de signal aux bornes de chaque mesureur de champ axial, le générateur ce 'fréquences syntnetisés envoie dans chaque bobine une séquence de 3 courants à 3 fréquences prédéterminées proche de la fréquence d'émission fo de l'onde électromagnétique. Le calculateur convertit alors par le même moyen que précédemment les tensions continues apparaissant aux bornes de sortie de chaque mesureur de cnamp. Le module de la fonction de transfert entre tension apparaissant aux bornes de sortle et le flux magnétique Induit dans le barreau de ferrite par la bobine d'étalonnage, pour la fréquence f,est de la forme: Trols mesures à 3 fréquences fi, r2 et r3, effectuées pour des niveaux de champ magnétique connus et imposés par le circuit constitué du générateur de fréquence synthétisé de la résistance et de la bobine d'étalonnage, suffisent à déterminer avec grande précision les coefficients a et b et donc à calculer la valeur de la composante magnétique du rayonnement électromagnétique à la fréquence démission fo, égal alors, spi Vo est la tension apparaissant aux bornes de sortie, à Vo/T; T étant calculé pour la fréquence fo connue. Selon l'invention, chacun des 3 mesureurs de champs axiaux est constitué d'un barreau de ferrite focalisatrice, d'une bobine accordée par un condensateur variable sur la fréquence fo et d'un circuit électronique spécialisé connu, assurant le mélange de la tension issue du circuit d'entrée avec une tension de fréquence de reference fr générée par un oscillateur à quartz et une amplification de la tension de fréquence intermédiaire fr-fo > convenablement filtrée par un filtre passe bande du type céramique et convertie en tension continue croissant de manière soit proportionnelle soit logarithmique a la tension captée, selon l'étendue de mesure souhaitée et la précision voulue. Un blindage de matériau conducteur non ferromagnétique assure la suppression des tensions parasites qui peuvent être induites dans les circuits d'entrée que sont la bobine, le condensateur d'accord et les connecteurs amenant le signal au premier étage du circuit électronique. Selon l'invention, le barreau de ferrite est suspendu par 4 amortisseurs de protection contre les vibrations et les chocs, en élastomère non conducteur et non dissipatif d'énergie radioélectrique àla fréquence nominale d'utilisation. Selon l'invention, l'ensemble constitué par le mesureur de champ cl-dessus et la bobine d'étalonnage est inclus dans un boitier en matière plastique thermodurcissable ou thermoplastique, fixé ensuite sur une plaque de circuits de conducteurs comportant l'ensemble des moyens de calcul que sont le calculateur, le convertisseur analogique digital; la mémoire contenant les informations de codage et la suite des opérations cycliques de calcul, le générateur de fréquences synthétisées, le générateur de fréquence fixe constitué d'un oscillateur à quartz. Selon l'invention, la fréquence de l'horloge de cadencement du calculateur est synchronisée sur la fréquence du quartz de génération de la fréquence fr. Une description préférentielle de l'invention est représentée sur les 7 figures annéxées. Les figures 1, 2, 3 et 4 représentent un mesureur de champ. La figure 1 représente une coupe longitudinale, la figure 2 une section selon AA, la figure 3 une vue de dessus et la figure 4 une vue de face. Dans un boitier formé de 2 demicoquilles î et 2 en matière plastique, réunies solidairement par des vis en acier inoxydable amagnétiques dont seuls les axes 3 et 4 sont représentés et fixé au circuit de base 5 par les extrémités 6 et 7, sont inclus: le barreau de ferrite 8 sur lequel sont bobinées la bobine de mesure de champ 9 accordée par le condensateur ajustable 10 et la bobine d'étalonnage 11. Ce barreau est supporté par 2 anneaux toriques en élastomère 12 et les 2 butoirs en élastomère alvéolaire 31, le condensateur 10, le circuit électronique spécialisé 13, le filtre céramique 14, suportes par le circuit Imprimé 15, qui comporte les broches 27 de liaisons électriques avec le circuit de base 5. Le blindage 16 est vissé par les 4 vis en alliage inoxydable amagnétique 17 et soudé sur le circuit 15 par un point de soudure à l'étain 18 au plan appelé en technique radioélectrique plan de masse. II traverse les 2 coquilles 1 et 2 qui comportent 2 alvéoles de passages 29 prévues à cet effet. Un trou de diamètre suffisant 30 est pratiqué dans le blindage au droit du condensateur d'ajustage afin d'effectuer le réglage de raccord, l'ensemble étant monté. Selon l'invention l'axe du barreau de ferrite 8 fait un angle de 35 degrés 26 minutes avec le plan horizontal matérialisé par le circuit de base 5. Les figures 5 et 6 montrent une configuration géométrique préférentielle d'encombrement minimum, les positions relatives de chaque mesureur de champ étant telle que la distance de l'axe d'une ferrite au centre de symétrie de la seconde ferrite du mesureur de champ suivant ou précédent soit minimale. La figure 7 représente le schéma électrique de l'ensemble des 3 mesureurs de champ et du système de traitement. Le calculateur 21 du type processeur 4 ou 8 bits envoie sur le bus bidirectionnel 23 les ordres et reçoit les données du convertisseur analoglque numérique multivoies 24, du générateur de fréquences synthétisées 22, lequel par l'intermédiaire des 3 résistances 19 provoque l'excitation du champ d'étalonnage généré par les bobines 11, de la mémoire statique 25 qui contient les valeurs des coefficients d'étalonnage de chaque angle solide élémentaire, du dispositif de lecture de la valeur du champ et de sa direction en site et azimut 28. Par une ou plusieurs lignes 26, il envoie des ordres issus de traitement décisionnel préprogrammés vers différents actionneurs selon l'utilisation prévue. REVENDICATIONS 1) Dispositif destiné å la localisation d'émetteurs radioélectriques, au déclenchement a' distance d'appareils et à la de mesure de trajectoire de mobiles, caractérisé en ce qu'il comporte 3 mesureurs de champs indépendants. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque mesureur de champ axial indépendant comporte un barreau de ferrite (8) incliné à 35'26 par rapport à un plan de base (5) et suspendu par 4 amortisseurs de vibration et de chocs (12) et (13). 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les 3 mesureurs de champ axial sont fixés sur le plan de base et telle manière que l'axe d'un barreau de ferrite soit plus près du centre de symétrie du barreau suivant ou précédent et que les projections de ces axes sur le plan de base forment entre eux des angles de 120 degrés. 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque mesureur de champ axial comporte un blindage (16) recouvrant l'ensemble des zones soumises au rayonnement parasite. 5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que un calculateur (21) et une mémoire statique (25) calcule le champ et sadirection vraie quelque soit l'angle de l'onde électromagnétique. 6) Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'un synthétiseur de fréquence (22) commandé par le calculateur est utilisé pour réétalonner chaque mesureur de champ axial au cours de la durée de vie du dispositif par génération de champ étalon dans chaque barreau de ferrite par l'intermédiaire d'une bobine (11) et d'une résistance série (19). 7) Dispositif selon revendlcaltons 5 et 6 caractérisé en ce que la valeur de la sensibilité de chaque mesureur de champ est calculée en utilisant les tensions mesurées correspondant à 3 fréquences de champs générés par le moyens selon revendication 5 8) Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que le calculateur est utilisé pour prendre des décisions programmees en fonction des mesures effectuées.