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HN. MÉMOIRE DESCRIPTIF PH.8654
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE
BREVET D'INVENTION la SOCIETE INDUSTRIELLE DES PROCEDES LOTH
EMI1.1
.tla<11.0-compas. Demande de brevet français en sa faveur du 15 mars 1943.
Depuis l'origine de la radiotechnique on a employé des antennes à cadre pour la détermination de laposition ou le repé- rage des émetteurs fixes ou mobiles. Ce procédé est appelé radiorepérage ou radiogoniométrie. Il est connu d'employer a cet effet soit une antenne à cadre mobile autour d'un axe vertical, soit deux antennes à cadre fixes, couplées inductivement avec une bobine radiogoniométrique qui est couplée à son tour à un récepteur dans lequel le signal capté ou reçu par la ou les antennes à cadre, est amplifié et détecté.
On a proposé de nombreux dispositifs destinés à suppri- mer la commande manuelle de l'antenne à cadre mobile ou de la bo- bine radiogoniométrique. On peut les diviser en deux groupes :
1.) Un dispositif mécanique change la position de l'an- tenne à cadre, ou mieux encore celle de la bobine radiogoniométri- que, soit en dépendance de la force du signal capté, soit en dépen- dance du temps, de sorte qu'après amplification et redressement ou détection il s'établit un courant modulé par une oscillation de la fréquence de la rotation de mécanisme. La position du cadre, dans laquelle le plan du cadre est disposé perpendiculairement à la direction de l'émetteur et qui correspond à la force minimum du signal capté, peut être trouvée, relativement à un moment déterminé dans le temps, par une mesure de phase.
2.) Les signaux captés par les deux antennes à cadre sont amplifiés et détectés séparément et ceci soit au moyen de deux récepteurs distincts, soit au moyen du même récepteur qui est raccordé successivement aux deux antennes à cadre par des disposi- tifs commutateurs électriques ou m,écaniques.
Les dispositifs du premier groupe offrent l'avantage de n'exiger qu'un seul récepteur, employé toujours dans les mêmes conditions; mais ils nécessitent des dispositifs mécaniques sen- sibles, compliqués et coûteux.
Les dispositifs du second groupe peuvent être une source d'erreurs et ceci à cause de l'emploi de deux récepteurs ( ou de deux canaux distincts), ou du même récepteur soumis à des conditions variables, donc peu définies.
La présente invention a pour but de créer un radio-
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compas dans lequel pn ne fait pas emploi de dispositifs mécaniques et dans lequel on utilise un seul récepteur, de manière à obtenir les avantages des dispositifs connus appartenant aux groupes sus- mentionnés tout en évitant leurs défauts.
La présente invention consiste principalement en ce que, dans un radio-compas comprenant deux antennes à cadre fixes et per- pendiculaires l'une à l'autre, accordées toutes deux sur la fréquen- ce des oscillations à capter et couplées chacune avec deux amplifi- cateurs à haute fréquence, le signal capté est modulé dans ces am- plificateurs par une oscillation à basse fréquence et ceci avec un déphasage de # entre les modulations des deux amplificateurs et en ce que les tensions modulées obtenues sont ensuite addi- tionnées l'une à l'autre d'une manière convenable quelconque, par exemple à l'aide d'un système à impédance sous forme d'un pont de
Wheatstone, et sont transmises à un récepteur dont la tension de sortie possède une phase qui dépend de la direction à repérer.
En supposant que les deux antennes à cadre, théoriquement irréprochables, captent des oscillations d'une fréquence w . émises par un émetteur dont la direction inclut un angle e avec le plan de la première antenne, les forces électromotrices E1 et E2, induites dans les antennes a cadre, possèdent une amplitude qui est pro- portionnelle au cos e et au sin e. Lorsque ces forces électromotrices sont modulées par des oscillations d'une fréquence il et d'un dépha- sage mutuel de /7' , on obtient les forces électromotrioes suivantes :
EMI2.1
Be 1 = E cos W t.cos 8. (1 + m cos ..0.. t) E2 = E cos s u t. sin 6 .
(1 + m sin . t) , dont la somme est une force électromotrice: E cosoet. [cos6+ sin8+ m cos (-rit -e)
On voit donc qu'on obtient une oscillation modulée par une oscillation de la fréquence # et dans laquelle la phase de la modulation correspond à l'angle de direction e de l'émetteur.
Il est à remarquer que dans la pratique les tensions prises aux bornes d'une antenne à cadre sont loin d'être propor- tionnelles au cosinus de l'angle de direction de l'émetteur, excepté le cas où les antennes à cadre sont employées dans des stations fixes, qu'elles sont petites comparativement à la longueur d'onde et se trouvent à une grande distance de toute source de perturbations.
Dans le radio-repérage de direction à bord d'un avion ou d'un bateau il se produit des erreurs quadrantales. Lorsqu'on considère la courbe qui indique le reperage de direction en fonction de l'angle de direction à bord d'un corps mobile, on constate qu'on obtient, non pas une sinusoïde, mais une courbe plusou moins distprdue. On peut supprimer ces erreurs ou écarts par des essais en soumettant les forces électromotrices transmises aux antennes à une modulation suivant des profondeurs de modulation différentes, comme décrit plus loin.
Le dessin annexé sert à l'explication plus détaillée de la présente invention. Ce dessin représente schématiquement un exemple d'exécution d'un radio-compas suivant la présente invention. Pour la simplicité, les circuits cathodiques des lampes n'y sont pas représentés.
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Les antennes à cadre 1 et 2, accordées au moyen de con- densateurs 3 et 4 sur la fréquence captée , , sont reliées aux 2# grilles de deux amplificateurs à haute fréquence symétriques, consti- tués par des tubes à décharge 5, 6, respectivement 7, 8, dont les grilles sont mises à la terre à l'aide de bobines de réactance 9, 10, 11 et 12. On supposera que les tubes 5, 6, 7 et 8 sont des trio- des, quoiqu'il est possible d'employer également d'autres tubes, par exemple des penthodes.
La modulation anodique des oscillations captées, modu- lation produite par une oscillation de la fréquence 3,est réalisée en reliant le centre de deux circuits oscillants 13 et 14 aux anodes d'un amplificateur à basse fréquence constitua par les tubes à décharge 15 et 16, dont les tensions de sortie accusent un dépha- sage mutuel de #. Les profondeurs de modulation sont réglables
2 au moyen de diviseurs de tension 19 et 20. L'amplificateur à basse fréquence èst relié à un multivibrateur constitué par deux lampes 21 et 22 et réalisant au reste, la synchronisation d'un oscilla- teur à base de temps 23, 24 d'un oscillographe cathodique 25.
Les tensions prises sur les circuits oscillants 13 et 14 sont additionnées par un couplage en pont de Wheatstone 26 constitué par quatre bobines de réactance égales. Deux branches du pont sont couplées avec deux bobines de reactance 27 et 28 qui constituent, ensemble avec un condensateur variable ou réglable 29, le circuit d'entrée accordé d'un étage d'amplification renfermant deux lampes 30 et 31. Aux anodes de ces lampes est relié un circuit oscillant 32 relié, par l'intermédiaire d'une antenne à cadre de faible impédance, a un récepteur convenable quelconque 25a, dont le circuit de sortie est relié à l'oscillographe cathodique 25.
Il est connu que, dans le cas où la fréquence est suffisamment basse, il ne peut pas se produire de déphasage lors de l'amplification et de la détection. Par les moyens précédents le courant obtenu peut être contrôla finalement dans un oscillo- graphe cathodique, dont la base de temps est synchronisée par le générateur de modulation. Par conséquent on constate le décalage entre le moment du passage par zéro du courant de sortie du récep- teur et le moment de passage par zéro de l'oscillation modulatrice, ce décalage étant égal à e ,de sorte que la lecture de l'angle de direction se faire directement. Dans ce qui suit il sera expliqué que les erreurs quadrantales des antennes à cadre peuvent être évitées lorsque les profondeurs de modulation des oscillations transmises aux amplificateurs symétriques ont des valeurs conve- nables.
Lé circuit d'entrée du récepteur 25a peut être relié, comme cela a été mentionné plus haut soit à l'antenne réceptrice ordinaire, pour le repérage de l'émetteur, soit au circuit oscillant 32.
Dans l'application du radio-compas suivant la pr.ésente invention on fait donc d'abord-le repérage de l'émetteur voulu, et, après l'accord du récepteur 25a, on accorde les circuits oscillants décrits plus haut, qui peuvent être desservis le cas échéant par un dispositif d'accord commun.
Si on le désire, on peut employer dans le dispositif suivant la présente invention un système d'antennes qui comprend, côté des deux antennes à cadre,¯¯encore une antenne qui coopère,
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dans le but de la détermination du sens de la direction de 1'émet- teur, avec l'action des deux antennes à cadre. Il est connu, en effbt, que dans le cas de la combinaison d'une antenne à cadre avec une antenne accordée sur la même fréquence avec une hauteur efficace telle que la force électromotrice prise sur l'antenne corresponde à l'amplitude maximum de la force électromotrice prise sur l'antenne à cadre, on obtient un système d'antennes possèdant un diagramme en forme de cardiolde.
On a déjà exécuté des radio-repérages de direction à diagramme de rayonnement en forme de cardiolde, mais les dispositifs servant à cet effet ont un défaut de principe, à savoir: alors que la direction dans laquelle la réception a la valeur zéro peut être exactement repérée, au moyen d'une antenne à cadre, cette direction n'est indiquée, dans le cas d'emploi d'un diagramme en forme de cardioide, que par une valeur minimum tout à fait indéterminée, de sorte qu'il n'est pas possible de déterminer avec précision l'angle de direction de l'émetteur.
Par conséquent il est recomnandable d'employer un dispositif du genre decrit plus haut donnant la possibilité, à celui qui s'en sert, de combiner de temps en temps, dans le but de déterminer le sens de la direction de l'émetteur, une tension de valeur desirée quelconque, prise sur une antenne, avec la tension reçue ou induite dans une antenne à cadre, alors que la direction de l'émetteur est determinée toujours par la direction dans laquelle la réception au moyen de l'antenne à cadre a la valeur zéro. Puisque les dispositifs de ce genre sont entièrement connus en soi on n'en donnera pas de description plus détaillée.
Ce qui suit explique comment le dispositif décrit convient particulièrement bien pour supprimer l'erreur quadrantale par voie électrique.
En désignant par 1'erreur commise dans la détermination de l'angle 6, on obtient, au lieu des formules donnees dans l'introduction à la présente description qui ne tiennent pas compte de l'erreur quandrantale, ce qui suit:
EMI4.1
El = E cos a)t.cos ( e+)
E2 = E cos # t. sin ( e+#)
E2 = tg (e+#)
El
En se basant sur la formule qui donne l'erreur quadran- tale, lorsque le véhicule en mouve,nent possède un plan de symétrie électrique : tg#= sin 2
B - cos 2 # dans laquelle B désigne une grandeur qui dépend du vehicule en mouvement, on peut prouver que:
EMI4.2
tg (6+J') = B , tg 8 , c'est-à-dire que :
B - 1 tg ( 8 + ci) = Ktg 8, dans laquelle K est une constante.
Il s'ensuit que :
EMI4.3
E2 tg (e + v) ;;: Ktg .
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La modulation des forces .électromotrices Eg et E1 par des oscillations de la fréquence #, avec un déphasage mutuel de # et à différentes profondeurs de modulation ml et m2, donne des forces électromotrices de la forme : cos # t.cos (#+#) ( 1 + mi cos # t)
EMI5.1
et cos 1 t, sin ( <9-M- J) ( l + ma sin -n-1) ,Les parties modulées de ces oscillations correspondent à des forces électromotrices de la forme :
EMI5.2
mi cos t.cos ( +), cos -CL t m2 cos a t. sin ( 0 + S) . sin st t.
Par l'addition de ces forces électromotrices on ob- tient une force électromotrice de la forme :
EMI5.3
MI cas oJ t.cos (0 + 1>.cos stt + mg cos ui t. sin ,(G + à>.sin -.ÇL t.
On peut prouver par le calcul que cette somme peut s'écri re de la manière suivante :
EMI5.4
Par ce choix des profondeurs de modulation, qui sont réglables au moyen des diviseurs de tension 19 et 20, il est possible d'obtenir une force électromotrice résultante dont l'angle de phase 6 correspond au vrai angle de direction qui est donc exempt de l'erreur quadrantale. Par conséquent l'angle de direction peut se lire directement sur l'oscillographe du dispositif décrit plus haut. Le calcul susmentionné est basé sur la supposition que l'une des antennes à cadre est disposée dans le plan de symétrie électrique de l'avion ou de l'aéronef, tandis que l'autre est disposé perpendiculairement à ce plan.
Dans la pratique la mise au point ou le réglage peut êtr commencé en calculant B par fait qu'on détermine deux ou trois fois l'erreur quandrantale par rapport à des stations connues et qu'on vérifie la comparaison (1) à l'aide des diviseurs 19 et 20; il est à recommander de tracer à cet effet une courbe des erreurs et de corriger légèrement les profondeurs de modulation.