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PERFECTION!'I1ENTS AUX RADIOGONIOMETRES.
On connait déjà divers radiogoniomètres avec indi- cateurs à lecture directe. En général, ils sont basés sur une exploration périodique du champ.
Dans certains systèmes cette exploration est circulai- re et se fait à l'aide d'un aérien dirigé tournant, ou de tuu système qui réalise une rotation fictive des aériens dirigés, ces organes étant combinés ou non avec un aérien non dirigé.
Dans d'autres systèmes, on envoie successivement, les uns après les aptres, les résultats des différentes combinai- sons :aériens dirigés - aériens non dirigés, dans un mène amplificateur, et on les .trie à la sortie.Dans ces deux
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systèmes, la sortie alimente un indicateur qui donne le relève ment du champ effectué au cours d'une période ou la moyenne des relèvements au cours de plusieurs périodes d'exploration.
Ces goniomètres à exploration périodique ont, tous, un ou plusieurs des défauts suivants : - les déphasages qui se produisent dans les amplificateurs amènent des erreurs de relèvement.
- la lecture du relèvement des signaux télégraphiques est fa- tigante.
- les relèvements peuvent devenir très difficiles si la durée des signaux est de l'ordre de grandeur de la période d'explora- tion.
- on ne peut discriminer aisément deux télégraphies émises sur des fréquences voisines.
- la sélectivité est mauvaise car l'amplificateur doit trans- mettre avec fidélité les résultats de l'exploration qui sou- vent modulent le signal à des fréquences élevées.
- la levée du doute n'est pas permanente.
La présente invention, système Torcheux, a pour but de remédier à ces inconvénients en donnant les moyens de sup- primer cette exploration périodique.
Pour bien faire comprendre le principe de l'invention, nous allons décrire ces moyens appliqués à titre d'exemple dans la réalisation d'un "homing" (boussole hertzienne ou dispositif de vol au but) schématisé figure 1.
Un aérien dirigé 1 et un aérien non dirigé 2 recueil- # # lent chacun les tensions Cl et A induites par le champ d'un émetteur dont on veut connaître le gisement. D'une part A est amplifié K5 fois et détecté dans le récepteur 5. D'autre part # #
A est composé en phase ou en opposition de phase avec Cl; # #
A + Ci est amplifié K4 fois et détecté dans le récepteur 4 ; la sortie de 4 et de 5 sur l'appareil 7, on recueille par rap- port à la masse, des tensions égales à :
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K5 # A # et # K4 # A + C1 #.
Si K4 = K5, la tension aux bornes de l'appareil de sor- tie 7, (K4 # A + C1 # - K5 # A #) sera nulle à l'extinction de l'aérien dirigé 1 et sera positive ou négative suivant le sens dans lequel on écartera l'aérien de sa position d'extinc- tion. C'est ce qui caractérise le "homing".
On peut aussi le réaliser en combinant A et C1 comme l'indique la figure 2 où la tension d'antenne est amenée au mi- lieu du cadre, les bornes du cadre attaquant les amplificateur? 4 et 5. D'une part A + C1 est amplifié K4 fois et détecté dans 4 ; d'autre part A - C1/2 est amplifié K5 fois et détecté dans 5 ; entre les sorties de 4 et 5 on recueille en 7 :
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K4 / 7 + -èl-' 1 - K5 j7Î -î j 2 Comme dans le cas précédent, si K5 = K4 le homig est réalisé.
Dans la pratique l'égalité K5 = K4 ne peut être conser- vée pendant longtemps, car les lampes varient dans le temps ; de plus cette égalité ne peut être maintenue dans toute l'étendue d'une gamme de fréquence à cause des erreurs de commande uni- que. On va décrire des moyens d'égaliser suffisamment les cosf- ficients K4 et K5.
Un premier moyen représenté à la figure 3 consiste à changer la fréquence incidente en deux fréquences voisines, au moyen des changeurs de fréquence 4 et 5. Les deux fréquences ainsi obtenues sont amplifiées dans un même amplificateur à bande large 6, puis triées et détectées en 8 et 9 ; se trouve alors ramené au cas de deux amplificateurs décrit précédemment, avec l'avantage d'avoir la majeure partie de l'amplification commune.
Un deuxième moyen qui a la même représentation schématiq... de la figure 3 consiste à moduler respectivement la fréquence incidente au moyen des modulateurs 4 et 5 à deux fréquences
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relativement basses F, 4t F2; les deux tensions modulées réali- tantes sont amplifiées et détectées simultanément dans 6, les deux tensions de fréquence Fl et F2 qui en sortent sont, en 8 et 9 triées par des filtres, puis redressées. Le triage peut être perfectionné en redressant Fl et F2 en combinaison avec la fréquence de l'oscillateur de modulation correspondant, comme l'indique la figure 4. Par rapport à deux amplificateurs dis- tincts, ce système présente, comme le précédent, l'avantage d'avoir la majeure partie de l'amplification commune.
Un troisième moyen est montré dans la figure 5, dérivée de la figure 1. La tension de l'oscillateur 9 à basse fréquence F module en 10, au taux t, l'amplitude de la tension A fournie par l'aérien non directif. Cette tension modulée est, d'une part, appliquée au cadre 1 relié à l'amplificateur 4, et d'au- tre part, à l'amplificateur 5. Les amplificateurs détecteurs 4 et 5 alimentent l'appareil de sortie 7. La tension de fréquenc # # F recueillie en 7 est indépendante de C1 (puisque C1 n'est pe modulé) et égale à (K4 - K5) t #A# ; elle est nulle si K5=K4; elle est en phase ou en opposition de phase avec celle de l'os- cillateur 9 suivant que K4 est plus grand ou plus petit que K5.
Cette tension est alors combinée avec la tension de l'oscilla- teur 9 dans un double détecteur 11 qui donne à sa sortie entre 12 et 13 une tension continue positive ou négative suivant les amplifications relatives de 5 et 4 ; onrelie 12 et 13 res- peotivement aux commandes de volume des deux amplificatenrs 4 et 5 dans le sens convenable pour que la tension continue appli- quée ainsi à chaque amplificateur ramène l'égalité des gains K5 et K4 par le procédé connu de l'antifading.
Le fonctionnement de ce régulateur peut être amélioré en mettant à l'entrée de 11 un filtre de bande calé sur la fréquence F, pour éliminer les autres fréquences éventuelles.
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La régulation ne se fait ainsi que lorsqu'on reçoit une onde sur la voie de l'aérien non dirigé, car il ne peut y avoir de modulation que s'il y a signal ; ce signal est trop rare, on injecte en permanence dans cet aérien une onde de fréquence suffisamment voisine de la fréquence à recevoir (onde pilote) pour que toutes deux passent dans les amplifica- teurs avec le même gain ; la régulation se fait sans qu'aucune tension n'apparaisse dans l'indicateur de sortie.
Il va de soi que plusieurs de ces moyens peuvent être employés simultanément.
On va maintenant décrire la réalisation d'un gonio- mètre à lecture directe. Reprenant le "homing" de la figure 1 # # et supposant que A et Cl sont en phase ou en opposition de phase, on aura aux bornes de l'appareil de sortie :
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K ( ) Î + Ci" - 1 , ') - K)01) dans lequel Ci=, C co6" 0\ ; [alpha] est l'angle que fait le plan de l'aérien dirigé avec la di- rection de l'émetteur.
On assemble deux "homing" comme l'in- dique la figure 6 ; les deux aériens directifs 1 et 3 sont dé- calés de 90 l'un par rapport à l'autre et l'amplificateur 5 # de A est commun. un recueillera en 7 C cos[alpha] et en 8 C sin [alpha]. On applique ces deux tensions aux deux paires de plaques d'un oscillographe ou aux deux cadres rectangulaires d'un phasemètre; le spot ou l'aiguille indiquera le gisement de l'émetteur.
L'exactitude de l'indication nécessite plusieurs condi- tions : - Les amplifications de 4, 5 et 6 doivent être égales; on a décrit précédemment les différents moyens qui permettent d'obtenir cette condition; Il va de soi que l'on peut, soit avoir un amplificateur commun amplifiant les trois moyennes fréquences, ou les trois fréquences modulées, systèmes de la figure 3, soit réguler 4 par rapport à 5 et de la même manière 6 par rapport à 5 (système de la ligure 5).
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- 11 faut outà /llentr'E) e de 4 et de 6 et pour un gise- ment de 45 , les rapports des tensions provenant des aériens dirigés et de l'aérien non dirigé soient égaux (Cl = C2 ) et
A A ne dépendent pas de l'accord des aériens dirigés.
Pour cela on veillera aux questions de symétrie habituelles et on composera # # A avec C dans le circuit même de l'aérien dirigé, de façon que l'accord de cet aérien réagisse de la même manière au point de vue phase et amplitude sur la tension issue de A et sur celle issue de C; on évitera ainsi toute erreur due à un désaccord éventuel de cet aérien. La diminution d'amplification due à ce désaccord est automatiquement rattrapée par la régulation d'am- plification.
- Il faut qu'à leur composition A et 0 ne soient pas trop déphasés entre eux; en effet on a en 7 :
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K ( 1 l> + C é 0 s> 1 - 1 A 1 et en 8 : K ( 1 A' + C s1n>o(l- 1 A7 ). d'où : -> e 0" z d'où . 1'+ C cos 1 - 1 I ¯ cos 1A"+ C siX'} 0( 1 - j 1 A1 S1n Q Où ci. est le gisement réel et ss le gisement lu.
L'erreur [alpha] - ss peut excéder 1 pour le gisement [alpha] le plus dé- favorable si l'angle de déphasage entre A et C dépasse ¯20
Pour réaliser # # 0 un moyen, représenté par la figure 7 consiste à moduler de + # degrés la phase de la tension A fournie par l'aérien non dirigé, grâce à un oscillateur 13 à bas se fréquence Fl.
Comme le montre la figure 8 qui représente la composition des vecteurs A et C, lorsque # est différent de 0, la composition de A avec Ci = C cos [alpha] fait apparaître une modulation d'amplitude de fréquence Fl dont l'amplitude est proportionnelle à C'1 A'1 - C"1 A"1 et à peu près égale à: K/2 [cos (#+#) - Cos (#-#)] C cos[alpha] = (-K sin #sin #) (C cos [alpha])
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On a en 7, figure 7, deux systèmes de détection :
un premier système qui fait apparaître A + C ces - #A et don- ne à sa sortie, par rapport à la masse une tension continue (Ci Al de la figure 8) égale à C cos [alpha] Cos # environ et une tension alternative de fréquence Fl égale à (-K sin # sin # ) (C cos [alpha]) environ.
Un deuxième système, qui fait apparaître :
A #- #A + C cos [alpha] # et donne à sa sortie les deux tensions - C cos [alpha] cos # et (K sin # sin #) (C cos [alpha]).
En 8 deux autres systèmes de détection donnent :
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C si n d Cos Lf et (-K sinsin 6) (C sinon).
- C sin Cos q et (K sin sin 9) (C sin 0< ). Les composantes continues des quatre tensions précédentes
C cos [alpha]cos # (I) - C cos [alpha]cos # (II)
C sin [alpha]cos # (III)
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- C si n 0( co s Lf ( IV) sont représentées en fonction du gisement par la figure 9.
Reprenant la figure 7, ces quatre tensions attaquent les quatre plaques déviatrices de l'oscillographe de sortie dont le spot indique le gisement de l'émetteur; on applique, d'autre part, ces quatre tensions à quatre systèmes à conductibilité unilatérale 15. La tension de basse fréquence Fi recueillie à la sortie de 15 sera celle qui accompagne la tension continue la plus négative, elle est toujours du signe sin #. sin#. On combine cette tension avec celle provenant de l'oscillateur 13 dans un double détecteur 16 identique, en principe, à celui décrit en 11 figure 5 et fonctionnant de la manière qui a été indiquée. On obtient alors à la sortie une tension continue positive ou négative, suivant le signe de #, puisque # s'in- verse en même temps que la tension issue du générateur 13 .
Cette tension continue commande l'accord de A dans le sens qui
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tend à annuler au moyen par exemple, d'une capacité varia- ble, dont la partie mobile est solidaire de l'équipage d'un appareil de mesure électromagnétique.
La modulation de phase que l'on peut faire par exemple en modulant la capacité d'accord [gamma]be l'aérien non directig de + # [gamma]à la fréquence Fl est en général accompagnée d'une modulation d'amplitude à cette même fréquence. Cette modulati@ n'affecte pas la régulation car, de même que la modulation qui sert à la régulation de l'amplification, elle disparait à la sortie.
Il va sans dire que l'on peut faire un goniomètre à lecture directe en assemblant deux "homing" du type de la fi- gure 2 suivant le schéma général de la figure 10.
On recueillera en 7, C cos [alpha] et en U C sine(. On est donc ramené au cas précédent. L'amplification commune de quatre moyennes fréquences décalées, ou de quatre fréquences modulées, la régulation de l'amplification des quatre amplifi- cateurs et la régulation de la phase antenne sont également applicables à ce cas.
L'invention est, bien entendu, susceptible de nombreu- ses variantes de réalisation suivant les moyens choisis parmi les divers moyens indiqués ou tous autres équivalents pour réaliser les combinaisons décrites.
RESUME
Perfectionnements aux radiogoniomètres à lecture direc te comportant la combinaison d'aériens dirigés et non dirigés avec un indicateur d'angle (oscillographe cathodique ou phase- mètre) suivant des circuits de liaison permettant de suppri- mer l'exploration périodique du champ des ondes électromagné- tiques.
L'invention comporte notamment les moyens suivants,pris séparément ou simultanément .
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- Egalisation de l'amplification des diverses tensions tirées des aériens, ces tensions étant différenciées l'une de l'autre par un changement de fréquence ou une modulation qui, lui af- fectant une fréquence distincte, en permet l'amplification dans un amplificateur commun et la discrimination par filtrage à la sortie de cet amplificateur commun ; ou, alternativement, égalisation de l'amplification par la superposition à la tension de l'aérien non dirigé avant son passage dans les amplificateurs, d'une modulation qui, à la sortie des amplificateurs et après opposition avec la source de modulation et détection fait apparaitre des tensions de réglage du gain des amplificateurs tendant à égaliser automati- quement ces gains.
Association d'un aérien non directif avec deux aériens directifs décalés de 90 , les tensions issues des aériens après leur association étant amplifiées également et détectées pour faire apparaître deux termes en cos et sin , étant le gisement, termes qui sont appliqués à un appareil indicateur de phase (phasemètre ou oscillographe cathodique par exemple) l'égalité des rapports respectifs des tensions des aériens di- rigés avec celle de l'aérien non dirigé étant assurée notamment par la composition de ces tensions dans le circuit même de l'@é rien non dirigé, et l'observation de la symétrie des circuits, et, en outre;
le déphasage entre la tension de l'aérien non dirigé et chaque tension des aériens dirigés étant maintenu sensiblement nul par une modulation de la phase de la tension de l'aérien non dirigé, cette modulation donnant naissance dans la tension appliquée à chacune des bornes de l'indicateur à une composante qui est redressée, la somme de ces composantes redressées agissant conjointement avec la modulation de phase sur un redresseur double qui fait apparaître deux tensions de
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réglage permettant d'assurer automatiquement l'accord de l'antenne à une valeur annulant le déphasage entre sa tension et celle des aériens directifs.