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Radiophare à champ tournant de modulation.
La présente invention a pour but la réalisation de radiophares de navigation du type "à champ tournant". Le champ en un point de l'espace est un champ modulé à basse fréquence, le taux de modulation étant une fonction sinusoidale de l'azimut, dont la phase varie linéairement et lentement, en fonction du temps. Les zéros du taux de modulation se traduiront par des zéros de réception. Ces zéros définissent l'axe nodal en un point considéré.
Au poste récepteur (navire, avion, etc. ) il suffit alors d'employer la méthode bien connue consistant à noter le temps écoulé entre l'envoi d'un top signalant le début de la ro- tation de l'axe nodal ou le passage de cet axe par une direction fixe, par exemple le Nord géographique et le moment où l'axe no- dal passe sur le récepteur pour connaître le gisement de ce der- nier par rapport au radiophare.
Si l'on appelle $ l'azimut du récepteur à partir d'une direction origine quelconque, le champ total sera de la forme:
A cos # t[1 + k cos ( #- # (t) ) cos #t] # (t) étant de la forme bt,2#/b étant de l'ordre de 1minute.
Il est facile de réaliser une émission conforme à ces données, en utilisant un système complexe d'aériens constitué, d'une part par une antenne centrale alimentée en haute fréquence non modulée à la pulsation 0, et d'autre part en deux cadres orthogonaux (ou deux paires d'antennes verticales vibrant en opposition de phase) ayant pour axe de symétrie l'antenne cen- trale et alimentés par un courant modulé à la pulsation # sans onde porteuse.
L'intensité du courant d'alimentation des deux cadres sera différente et réglée au moyen d'un dispositif tournant, en principe une bobine inductrice tournant a l'intérieur de deux bobines induites orthogonales.
Si les coefficients d'induction mutuelle entre les bobi- nes sont de la forme M cos q et M sin ,/, il étant l'angle que fait le plan de symétrie de la bobine inductrice avec le plan de symétrie de l'une des bobines induites, les courants dans les cadres seront proportionnels à cos # et à sin #.
Soient Il et I2 les intensités des courants dans les cadres et Ia l'intensité du courant dans l'antenne.
@
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On a :
EMI2.1
Il =acons '/' sin u7 t cos .J\.. t 12 ¯ ., sin <1 sin 0 t cos .iL t la = B cos U) t les cadres étant modulés sans onde porteuse et l'antenne n'étant pas modulée. Il faut prévoir un déphasage de ¯ '1 en haute
2 fréquence entre les deux cadres d'une part, et l'antenne d'autre
EMI2.2
part, afin que les cha.nps soient en phase. Ce résultat est obtenu a l'aide d'un déphaseur quelconque en 11 , représenté schémati- ¯;u:r<nt sur les figures 1 et 2 en D.
Si l'on appelle maintenant @ un azimut pris à partir du plan du premier cadre, le champ total sera de la forme:
EMI2.3
rIt :: p [±. cos f cos t cos -T-t cossa+ A sin '1 cos 3 t COS -ilt sin B + 5 cos u) t j ou Ht = p.B. cos .0 t /1 + cos 8 cos A t On voit que si la bobine inductrice tourne avec une vitesse constante on aura bien : = b t .
EMI2.4
Le taux de modulation maxillum du champ total dépendra r:¯a rapport de la puissance ha.ute fréquence mise en jeu dans les CQreS par rapport à celle mise en jeu dans l'antenne. En effet, le taux de .1lodulation totale pour un récepteur situé dans l'azimut o pa.r rapport à l'un des cadres est: 1<: t = A cos B ( 0 - </ ) Lorsque varie, sa valeur maximum est : km= A le puissance noyenne envoyée dans le premier cadre
EMI2.5
e3t jrjportionnelle à : 1 t 1 2 dt avec T = T 2 r.1" soit gaz cos ¯
4
La puissance moyenne envoyée dans le deuxième cadre est proportionnelle à A2 sin2 #
4
La puissance totale mise dans les cadres sera pro-
EMI2.6
portionnelle à : 4 (cos 1 + siri ) =
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à : - La puissance dépensée dans l'antenne est proportionnelle
2
Si l'on prend par exemple:
EMI3.1
A2 1 B2 B2 4 2 x 2 4 on en déduit:
A = B et kT < 1
Par conséquent, si l'on met dans les deux cadres une puissance égale à la moitié de la puissance mise dans l'antenne, le taux de modulation du champ en un point ne dépassera pas 100% Cette indication n'est cependant fournie qu'à titre d'exemple-
Il est facile d'appliquer le même principe à la réalisation d'un champ tournant ayant, non plus l'allure du champ crée par un cadre, mais de celui créé par un système cadre antenne (cardioïde). Pour cela, l'antenne sera également modulée, par exemple avec un taux de modulation de 50% et la puissance ,nise dans les cadres sera égale dans ce cas au 1/8 de la puissance porteuse mise dans l'antenne.
En effet, le courant antenne sera alors :
EMI3.2
Ia = B cos tu t (1 + K cos -1 t) Le champ total vaudra maintenant: HT = p. B. cos UJ t 1 + C k + A cos B 6 - 5 )' cos t) et le taux de modulation totale sera: k T =k+ A cos B ( cf-1 dont la valeur maximum est:
EMI3.3
km = k + Faisons k = -1- et Ô zut
2 B 2 il vient :. km = 1
La condition A/B=1/2 correspond à
B
A2= 1 B
4 8 2 c'est-à-dire que la puissance dans les deux cadres est égale à 1
8 de la puissance de l'onde porteuse dans l'antenne.
Les calculs précédents ne sont bien entendu valables que si les deux cadres sont identiques et si l'antenne est équivalente aux deux cadres au point de vue électrique.
Le diagramme polaire du taux de modulation étant dissymétrique par rapport à la droite #=#/2+#
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on voit que l'on pourra utiliser ce procédé pour réaliser un radio- phare à enchevêtrement à radio-alignement fixe : il suffira de mouler le système primaire, tantôt en phase, tantôt en contrephase du système secondaire à une cadence de signaux Morse complémentaires.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant bien entendu, partie de l'invention.
La fig. 1 est un schéma d'un premier mode de réalisation d'un radiophare conforme à l'invention, dans lequel l'alimentasion de l'antenne n'est pas modulée.
La fig.2 montre une variante dans laquelle l'antenne est modulée.
Le radiophare représente sur la fig.l comporte un générateur 1 de courant haute fréquence non modulé ayant une puissance suffisante pour alimenter les étages de puissance cadre et antenne et un générateur basse fréquence 2 de puissance suffisante pour moduler les étages cadres.
Les tubes électroniques 3-4 servent à l'alimentation du premier cadre 22; les tubes #-6 à l'alimentation du deuxième cadre 22; les tubes 7-8 à l'alimentation de l'antenne 24. Ils sont en principe tous je même type. L'excitation haute fréquence des six tubes électroniques est faite à partir du générateur 1 dans les circuits oscillants de grille 9-10 et 11.
Le déphaseur D régle sur la haute fréquence #/2# introduit le déphasage de #/@ entre les excitations des cadres
2 ct l'cxcitatin de l'antenne.
Les deux cadres 22 et 22 ont pour axe de symétrie l'antenne 24.
Les circuits filaments des tubes n'ont pas .été représentés pour ne pas compliquer la. figure.
La tension de polarisation des tubes 3, 4,5, 6 prise en 2, est appliquée aux circuits oscillants 9 et 10 des cadres par l'internédiaire des self de,choc 12, 13, 14 et 15; elle est de valeur telle qu'en l'absence de modulation aucun courant ne passe dans le circuit anodique de ces tubes. La polarisation appliquée sur le circuit oscillant 11 de l'antenne est telle que les tubes électroniques 7 et 8 qui alimentent l'antenne fonctionnent normalement en classe C.
La modulation des tubes électroniques alimentant les deux cadres est faite par la grille au moyen d'une tension al- ternative induite dans les bobines orthogonales 16 et 17 par la bobine tournante 18. Comme il s'agit de courant de fréquence audible, la bobine inductrice 18 pourra être avantageusement bobinde sur une carcasse en tôle magnétique soigneusement feuilleSéc.
Si l'on se reporte au schéma, on voit que, lorsque la bobine 9 est reliée au générateur de basse fréquence 2, les tubes élecponiques 8 et 4 d'une partet 5 et 6 d'autre part, vont être .adulés sans onde porteuse, l'inversion de phase, lorsqu'on passe d'une alternance positive basse fréquence a une autre, étant réalisée par le fait que les anodes d'une même paire de tubes électroniques sont montées en parallèle et les grilles .en opposition.
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Les circuits oscillants 19, 20 et 21 sont montés en série dans les circuits anodiques des tubes électroniques 3-4, 5-6, 7-8. Ils sont couplés respectivement aux deux cadres 22 et 23 et à l'antenne 24.
On remarquera que,.dans les étages d'alimentation des cadres, il n'y a jamais qu'un tube sur deux qui fonctionne. D'autre part, la tension appliquée au cadre sera dans l'un proportionnel a cos #, dans l'autre à sin . La somme des puissances fournies aux deux cadres est donc cons ante et égale à celle que peut fournir un seul tube ; l'antenneétant alimentée par un étage push-pull, comportant deux tubes travaillant simultanément, sera donc bien alimentée avec une puissance double de celle fournie aux deux cadres.
La variante représentée sur la fig.2 concerne le cas prévu dans le préambule de cette description où l'antenne est modulée de manière à obtenir un diagramme en forme de cardioïde.
Cette modulation est effectuée par le générateur basse fréquence 2 par l'intermédiaire du tube électronique supplémentaire 7a.
Le taux de modulation de l'antenne sera ajusté expérimentalement en agissant sur le niveau du générateur basse fréquence.