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Dans les appareils destinée à la recherche d'un émetteur, connus jusqu'à ce jour, qui utilisent une boucle aérienne rotatives on a ren- contré de grandes difficultés à trouver un dispositif dans lequel le zéro de l'appareil récepteur influencé, corresponde à l'orientation de la boucle vers la source d'énergie- bette inexactitude dans 1'orientation exacte est due partiel- lement à la torsion du front de l'onde et partiellement à des caractéristiques inhérentes à l'appareil utilisé, telles que, par exemple, :
1 ) des courants hors de phase causés par le cadre vertical, ou un effet électrostatiqe du voltage induit sur la boucle d'accord, quand
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cette boucle n'est pas symétrique par rapport au sol.
Cet effet se présente, que le frcnt*de l'onde soit tordu ou non.
2 ) Des courants dus au voltage, engendré par le signal, à travers une boucle d'une certaine longueur axiale, provoqué par une onde à front tordu, présentant une composante horizontale du chanp électrique. Cette tensionhest en phase avec le champ électrique et sa valeur se modifie quand on imprime une rotation à la boucle, et le courent engendré est, ou en phase, ou déphasé de 180 par rapport à l'effet normal de la boucle, il en résulte une déformation de la courbe caractéristique normale de la boucle.
Cet effet se produit, que la boucle soit symétrique ou non; il en résulte que le point de réponse zéro est déplacé et que la boucle ne s'oriente pas exactement vers la source d'énergie quand la signal de réponse est minimum.
Des systèmes aérions du type ci-dessus sont sujets à diffé- rents autres défauts causés par le manque de symétrie de l'appareil; ou par des défauts du genre de ceux mentionnés ci-dessus, provoqués par l'assymétrie de l'onde incidente du signal*
Jusqu'à présent, divers moyens ont été utilisés pour compenser les diverses erreurs mentionnées ci-dessus, en ajoutant un courant d'un dépha- sage approprié, pour compenser plus ou moins les courants perturbateurs dûs aux diverses causes mentionnées.
Les moyens utilisés jusqu'à présent ont nécessité l'emploi d'un appareillage supplémentaire considérable.
L'objet essentiel de cette invention est l'obtention d'une méthode nouvelle et simple de correction du point zéro d'une boucle déviée de sa position exacte par l'effet d'une composante du champ électrique dirigée suivant l'axe longitudinal de la boucle.
Un autre objet de l'invention est la réalisation d'une boucle pourvue de dispositifs simple de compensation de l'erreur' Ces dispositifs réglés une fois pour toutes resteront réglés pour toutes les longueurs d'ondes raques par la spire.
La description de l'invention, détaillée ci-dessous, fournira une compréhension plus exacte du dispositif et de son emploi' quand on la lira en consultant les croquis annexés, dans lesquels des indications analogues
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désignent des parties correspondantes.
La figure 1 montre comment la composante horizontale du champ électrique agit sur une bobine accordée d'une certaine longueur.
LE figure 2 indique un procédé d' enroulement d'une bobine de self, Remettant de surmonter los difficultés rencontrées dans l'appareil représenté à la figure 1.
La figure 3 représente un nouveau dispositif de correction destiné à rectifier l'erreur causée par la bobine de la figure 1, conformé- ment à la présente invention.
La figure 4 montre un circuit récepteur br.anché sur une an- tenne , une nouvelle méthode de correction de l'erreur y est appliquée à un cadre équilibré et une antenne verticale couplée à ce cadre dans le but d'ob- tenir dans le récepteur une caractéristique en forme de card@cïde.
En se reportant aux schémas et en particulier à la figure 1, qui représente un solénoïde ou une boucle 1 accordée au moyen d'une capacité variable 2.
' Lorsque l'axe X de la bobine coïncide avec la direction de propagation des signaux, on ne devrait pas avoir de courant dans la bobine.
Mais lorsque le front de l'onde est tordu comme l'indique le trait fort W.F. de la figure 1, il s'ajoutera au champ électrique vertical, perpendiculaire' à l'axe de la bobine, une composante électrique dirigée suivant la direction de propagation des signaux; quand l'axe de la bobine coïncide avec la direc- tion des signaux, un courant considérable sera produit par la composante éle- utrique horizontale.
Ce phénomène est dû au fait que l'onde incidente qui tend à modifier le potentiel de tous les objets qu'il rencontre, frappe une extrémité de la bobine avant l'autre et engendre une différence de potentiel entre les extrémités de la bobine*
Cette différence de potentiel à son tour engendre des courants.
Il en résulte qu'un telle bobine ne donne pas une indication exacte sur la direction du signal, dans sa position de réponse minimum.
L'objet de la présente invention est de fournir un moyen sim- ple de compenser et d'éliminer l'erreur mentionnée plus haut.
La difficulté peut être tournée en employant deux bobines enroulées en sens inverse et ayant leurs axes parallèles, comme le représente
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la figure 2.
L'inconvénient dont il a été question ci-dessus, n'existe pas dans ce cas, parce que quand un champ électrique incidant à la même direction que l'axe de la bobine, il affecte au même instant les deux extrémités du cir- cuit accordé, maintient les potentiels égaux aux deux extrémités et ne provo- que pas le passage d'un courant, même si la champ de l'onde incidente est tor- du.
La figura 2 ne représente qu'un des nombreux dispositifs symé- triques aptes à corriger le défaut.
Il est cependant passible d'éviter le défaut sans recourir à la complication supplémentaire que constitue la symétrie de l'appareil.
Une variante montrant un dispositif destiné à l'élimination de ces erreurs, conforme à la présente invention, est représentée figure 3.
Dans cette variante, deux conducteurs 3 et 4 sont disposés' respectivement à droite et à gauche de la bobine 1 dans le but de recevoir une différence de potentiel compensatrice.
La longueur de ces conducteurs est déterminée expérimentale- ment et une fois déterminée pour une bobine donnée, elle ne doit plus être modifiée.
On se rendra compte que l'onde incidente frappe en premier lieu le conducteur 4 s'étendant de gauche à droite de la bobine; ce dispositif corrige l'erreur due à ce que l'onde frappe d'abord l'extrémité droite de la bobine.
De même, une onde abordant la bobina par la gauche de la figu- re 3 frappera le conducteur 3 en premier lieu et compensera l'effet qui se produirait autrement dans la bobine, résultant de ce que l'onde frappe l'ex- trémité droite de la bobine en premier 11 ou.
L'invention est utilisée de préférence en liaison avec d'au- tres dispositifs connus destinés à la recherche des directions d'émission, y compris des moyens auxiliaires appropriés à la détermination de la direction de la source émettrice d'énergie.
La figure 4 montre la réalisation préférée jusqu'à présent, de l'invention.
, Le circuit d'antenne 1 est muni de conducteurs (pick-up) croi- sés 3 et 4 destinés à éliminer l'erreur normalement causée par le courant dû
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aux composantes horizontales d'un champ électrique.
La longueur de ces conu.ucteurs pic@up est déterminée expérimen- talement pour un circuit donné et agissant de la même façon que les conducteurs
3 et 4 de la figure 3.
La direction est déterminée au moyen d'une antenne verticale
5 accordée par une capacité variable 6, en série avec cette dernière se trouve une bobine d'induction 7 couplant le circuit d'antenne à une bobine 8 en série avec le circuit de la boucle 1 - 2,
En accordant l'antenne 5 et en réglant le couplage des deux bobines 7 et 8, on peut obtenir en 1, le courant induit dans le circuit de la boucle, en phase et amplitude telles que, combiné avec le courant qui y règne, il donne une cardioïde comme caractéristique dans les récepteurs.
L'énergie provenant de l'antenne alimente les organes d'un récepteur R par l'intennédiaire d'une bobine 9 couplée d'une façon variable à une autre bobine 10 en série avec la boucle 1-
Pour empêcher la composante verticale du champ électrique dû Il =de, d'engendrer des courants de circulation dans le circuit accordé, le circuit de la boucle tout entier, y compris les bobines de couplage est équi- libré symétriquement.
Ce résultat est obtenu en branchant une bobine 11, électrique- ment équivalente à la bobine 8, mais en opposition avec celle-ci, en série avec les conducteurs 12 et 13 reliant les bobines 10 et 8 en série avec la spire 1.
Dans le but d'assurer un équilibrage complet du dispositif le point milieu électrique de la bobine 10 est mis à la terre par un conduc- teur 14.
Dans le but de fournir une description plus quantitative des différentes courants qui peuvent être produits dans les circuits accordés 1, 2 de la figure 4, avant l'adjonction des dispositifs compensateurs pick-up, et l'équilibrage par rapport au sol, on les énumère comme suit 1 ) Effet normal de la spire; C'est un voltage proportionnel à la variation du champ attei- gnant la spire, et proportionnel également au sinus de l'angle de l'axe de la spire et de la direction des signaux.
Ce voltage produit un courant en phase si le circuit est
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accordé. t 2 ) Effet de la composante horizontale du champ électrique. Colle-ci est proportionnelle au champ électrique et au cosinus de l'angie de l'axe de la spire et de la direction des signaux, et produit un courant déphasé de 90 sur la tension, parce que la tension est induite dans le circuit accordé (applied across) plutôt qu'appliquée en série.
Donc le courent est en phase dans le temps avec le courant normal dans la bouclai il en résulta que la position zéro de la spire ne coïncide pas avec la direction des signaux.
2 ) Effet du champ électrique vertical.
Si la spire n'est pas mise à la terre à son centre électrique, le chanp électrique vertical produira du courant exactement de la manière expliquée au paragraphe 2. Cependant, puisque le champ vertical agira de la même façon, quelle que soit la direction suivie par les signaux, les courants produite seront constants et leur phase sera la même que celle des courante mentionnés aux paragraphes 1 et 2.
4 ) Effet de l'antenne verticale accordée, sur la spire.
Si l'antenne auxiliaire ouverte est accordée sur le signal, le courant dans sa bobine sera en phase avec le champ électrique, il s'en suit que le champ magnétique de sa bobine de couplage 5 sera en phase avec le champ magnétique du signal incident. Donc, le courant dans la spire, produit par la bobine de couplage du circuit d'antenne 5 sera en phase avec le cou- rant normal de la spire, et en donnent au couplage une valeur telle que les deux courants soient égaux en amplitude, on obtient un diagramme cardioïde. l'our que le diagramme cardioïde soit parfait, c'est-à-dire pour que le système ait une orientation exacte, il est naturellement nésessai- re que les deux mesures destinées à supprimer les courants produits par le champ électrique (paragraphes 2 et 3 ci-dessus) aient été prises : à savoir :
La mise à la terre du circuit de la boucle à un point tel qu'aucun courant de circulation ne soit engendré par le champ électrique vertical, et en second lieu, l'application des pick-up électriques de compensation, de la façon pré- vue par la présente Invention, de façon à ce qu'aucune composante horizontale du champ électrique ne produise de courant de circulation dans le circuit ac- cordé.
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Après l'installation de l'antenne et la fixation expérimentale de la longueur des conducteurs, en utilisant des signaux, provenant d'une source connue, l'emploi du présent dispositif est le même que celui des ap- pareils goniométriques des types connus jusqu'à présent.
Après cette description détaillée de l'intention, les revendi- cations sont les suivantes ! : 1 ) dans un système d'antenne orientable, la combinaison d'un cadre aérien et une paire de conducteurs linéaires dont chacun est connecté à une extrémité de ce cadre.
2 ) Dans un système d'antenne orientable, la combinaison d'une spire aérienne d'une certaine longueur axiale, et une paire de conducteurs croisés parallèles à l'axe de la dite spire, les extrémités opposées des dits conducteurs étant connectées aux extrémités de la spire Aérienne.
3 ) Un système d'antenne orienté comprenant un cadre aérien, une antenne ver- ticale qui lui est couplée, un récepteur couplé à la dite antenne et des or- ganes comprenant une paire de conducteurs reliés aux extrémités opposées du dit cadre, pour empêcher la composante horizontale d'une onde à front tordu, d'engendrer des courants hors de phase dans le dit cadre aérien.
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There FRAMES or lIWIJS? 1'7JS ORIET'P. fi
In the devices intended for the search for a transmitter, known to date, which use a rotating aerial loop, great difficulties have been encountered in finding a device in which the zero of the influenced receiver device corresponds to the orientation of the loop towards the power source - this inaccuracy in the exact orientation is due partly to the torsion of the wave front and partly to characteristics inherent in the apparatus used, such as, by example,:
1) out-of-phase currents caused by the vertical frame, or an electrostatic effect of the voltage induced on the tuning loop, when
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this loop is not symmetrical with respect to the ground.
This effect occurs whether the frcnt * of the wave is twisted or not.
2) Currents due to the voltage, generated by the signal, through a loop of a certain axial length, caused by a wave with a twisted front, presenting a horizontal component of the electric chanp. This tension is in phase with the electric field and its value is modified when one prints a rotation to the loop, and the generated current is, or in phase, or out of phase of 180 compared to the normal effect of the loop, it results from it a deformation of the normal characteristic curve of the loop.
This effect occurs whether the loop is symmetrical or not; as a result, the zero response point is shifted and the loop does not point exactly to the power source when the response signal is minimum.
Air systems of the above type are subject to various other faults caused by the lack of symmetry of the apparatus; or by defects of the kind mentioned above, caused by the asymmetry of the incident wave of the signal *
Heretofore, various means have been used to compensate for the various errors mentioned above, by adding a current of an appropriate phase shift, to more or less compensate for the disturbing currents due to the various causes mentioned.
The means used up to now have required the use of considerable additional equipment.
The essential object of this invention is to obtain a new and simple method of correcting the zero point of a loop deviated from its exact position by the effect of a component of the electric field directed along the longitudinal axis of the loop.
Another object of the invention is the production of a loop provided with simple error compensation devices. These devices set once and for all will remain set for all wavelengths raques by the coil.
The description of the invention, detailed below, will provide a more exact understanding of the device and its use when read with reference to the accompanying sketches, in which similar indications
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designate corresponding parts.
Figure 1 shows how the horizontal component of the electric field acts on a tuned coil of a certain length.
Figure 2 indicates a method of winding a choke coil, overcoming the difficulties encountered in the apparatus shown in Figure 1.
Figure 3 shows a novel correction device for correcting the error caused by the coil of Figure 1, in accordance with the present invention.
Figure 4 shows a receiver circuit connected to an antenna, a new error correction method is applied to a balanced frame and a vertical antenna coupled to this frame in order to obtain in the receiver a characteristic in the form of card @ cid.
Referring to the diagrams and in particular to Figure 1, which shows a solenoid or a loop 1 tuned by means of a variable capacitor 2.
'When the X axis of the coil coincides with the direction of propagation of the signals, there should be no current in the coil.
But when the front of the wave is twisted as indicated by the strong line WF of figure 1, it will be added to the vertical electric field, perpendicular to the axis of the coil, an electric component directed in the direction of signal propagation; when the axis of the coil coincides with the direction of the signals, a considerable current will be produced by the horizontal electric component.
This phenomenon is due to the fact that the incident wave which tends to modify the potential of all the objects that it encounters, hits one end of the coil before the other and generates a potential difference between the ends of the coil *
This potential difference in turn generates currents.
As a result, such a coil does not give an exact indication of the direction of the signal, in its minimum response position.
The object of the present invention is to provide a simple means of compensating for and eliminating the error mentioned above.
The difficulty can be turned around by employing two coils wound in opposite directions and having their axes parallel, as shown
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figure 2.
The disadvantage mentioned above does not exist in this case, because when an electric field inciting in the same direction as the axis of the coil, it simultaneously affects both ends of the cir- fired tuned, keeps the potentials equal at both ends and does not cause a current to flow, even if the field of the incident wave is twisted.
Figure 2 only represents one of the many symmetrical devices capable of correcting the fault.
However, it is possible to avoid the defect without resorting to the additional complication of the symmetry of the device.
A variant showing a device intended for the elimination of these errors, according to the present invention, is represented in figure 3.
In this variant, two conductors 3 and 4 are arranged respectively to the right and to the left of the coil 1 in order to receive a compensating potential difference.
The length of these conductors is determined experimentally and once determined for a given coil, it should not be changed.
It will be appreciated that the incident wave first strikes the conductor 4 extending from left to right of the coil; this device corrects the error due to the wave first hitting the right end of the coil.
Likewise, a wave approaching the coil from the left in Fig. 3 will hit conductor 3 first and compensate for the effect that would otherwise occur in the coil, resulting in the wave hitting the end. spool right first 11 or.
The invention is preferably used in conjunction with other known devices intended for the search for directions of emission, including auxiliary means suitable for determining the direction of the emitting source of energy.
Figure 4 shows the hitherto preferred embodiment of the invention.
, The antenna circuit 1 is provided with crossed pick-up conductors 3 and 4 intended to eliminate the error normally caused by the current due
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horizontal components of an electric field.
The length of these peak @ up conductors is determined experimentally for a given circuit and acting in the same way as the conductors.
3 and 4 of figure 3.
The direction is determined by means of a vertical antenna
5 granted by a variable capacitor 6, in series with the latter is an induction coil 7 coupling the antenna circuit to a coil 8 in series with the circuit of the loop 1 - 2,
By tuning the antenna 5 and by adjusting the coupling of the two coils 7 and 8, it is possible to obtain in 1, the current induced in the circuit of the loop, in phase and amplitude such that, combined with the current prevailing there, it gives a cardioid like characteristic in the receptors.
The energy coming from the antenna feeds the parts of a receiver R by means of a coil 9 coupled in a variable way to another coil 10 in series with the loop 1-
To prevent the vertical component of the electric field due Il = de, from generating circulating currents in the tuned circuit, the entire loop circuit including the coupling coils is symmetrically balanced.
This result is obtained by connecting a coil 11, electrically equivalent to coil 8, but in opposition to the latter, in series with conductors 12 and 13 connecting coils 10 and 8 in series with coil 1.
In order to ensure complete balancing of the device, the electrical midpoint of coil 10 is earthed by a conductor 14.
In order to provide a more quantitative description of the different currents that can be produced in the tuned circuits 1, 2 of figure 4, before the addition of the pick-up compensating devices, and the balancing with respect to the ground, they are lists as follows 1) Normal effect of the coil; It is a voltage proportional to the variation of the field reaching the coil, and also proportional to the sine of the angle of the axis of the coil and the direction of the signals.
This voltage produces an in-phase current if the circuit is
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allowed. t 2) Effect of the horizontal component of the electric field. This is proportional to the electric field and to the cosine of the angie of the axis of the turn and the direction of the signals, and produces a phase-shifted current of 90 on the voltage, because the voltage is induced in the tuned circuit (applied across) rather than applied serially.
So the current is in phase in time with the normal current in the loop it resulted that the zero position of the coil does not coincide with the direction of the signals.
2) Effect of the vertical electric field.
If the coil is not grounded at its electrical center, the vertical electrical chanp will produce current exactly as explained in paragraph 2. However, since the vertical field will act the same regardless of the direction followed. by the signals, the currents produced will be constant and their phase will be the same as that of the currents mentioned in paragraphs 1 and 2.
4) Effect of the tuned vertical antenna on the coil.
If the open auxiliary antenna is tuned to the signal, the current in its coil will be in phase with the electric field, it follows that the magnetic field of its coupling coil 5 will be in phase with the magnetic field of the incident signal . Therefore, the current in the coil, produced by the coupling coil of the antenna circuit 5 will be in phase with the normal current of the coil, and give the coupling a value such that the two currents are equal in amplitude, we get a cardioid diagram. In order for the cardioid diagram to be perfect, that is to say so that the system has an exact orientation, it is naturally necessary to test that the two measures intended to suppress the currents produced by the electric field (paragraphs 2 and 3 above) have been taken: namely:
Grounding the loop circuit to such a point that no circulating current is generated by the vertical electric field, and secondly, the application of the electric pick-ups of compensation, in the pre- seen by the present invention, so that no horizontal component of the electric field produces any circulating current in the tuned circuit.
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After the installation of the antenna and the experimental fixing of the length of the conductors, using signals, coming from a known source, the use of the present device is the same as that of direction finding devices of the types known until now. 'now.
After this detailed description of intent, the claims are as follows! : 1) in a steerable antenna system, the combination of an overhead frame and a pair of linear conductors each of which is connected to one end of this frame.
2) In a steerable antenna system, the combination of an aerial coil of a certain axial length, and a pair of crossed conductors parallel to the axis of said coil, the opposite ends of said conductors being connected to the ends of the Aerial coil.
3) A oriented antenna system comprising an aerial frame, a vertical antenna coupled thereto, a receiver coupled to said antenna and organs comprising a pair of conductors connected to opposite ends of said frame, to prevent the horizontal component of a wave with a twisted front, to generate out-of-phase currents in said aerial frame.