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SYSTEMES COMBINES DE RADIOGONIOMETRIE ET DE DETERMI-
NATION DE DISTANCE.
La présente invention se rapporte à des systèmes combinés de radiogoniométrie et de détermination de distance.
Plus particulièrement, elle se rapporte à de tels systèmes ne répondant qu'à des stations mobiles en coopération avec eux, telles que des stations d'avions, dont on désire connaître la position.
L'utilisation de radiogoniomètres pour déterminer la direction et la position d'avions, en vue de commandes dans un aéroport a été de pratique usuelle depuis de nombreuses années, la position des avions étant déterminée par triangulation, au moyen de relèvements pris simultanément par deux stations radiogoniométriques éloignées l'une de l'autre et fonctionnant en liaison. En vue de la prise de ces relèvements, l'
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avion émet sur une longueur d'onde cet d'ordinaire
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seulement sur demande de la station de commande.
Une variante du système de détermination de position d'un avion est celle qui fait usage de l'appareillage de détection radioélectrique d'obstacles, au moyen duquel la distance est déterminée par mesure du temps employé par un signal à se propager d'un émetteur terrestre à l'avion et à revenir au voisinage immédiat de la station émettrice, après réflexion sur l' avion. La direction est déterminée en même temps par enregistrement des angles de site et de gisement de l'antenne (à direo- tivité poussée) émettrice ou réceptrice, correspondant au maximum de réception du signal réfléchi.
La position de l'obstacle, déterminée de cette manière, peut alors être reproduite sur l' écran d'un oscillographe à faisceau cathodique sous la forme fréquemment dénommée "indication de position sur plan", la surface de l'écran correspondant à une zône de rayons donnés autour de l'émetteur et la position de l'avion étant indiquée par un spot cathodique au point approprié dudit écran. Comme, avec ce procédé, le rôle de l'avion est purement passif, le système de repérage n'établit aucune distinction entre un avion et un autre et les positions de plusieurs avions peuvent être indiquées simultanément sur le même indicateur de position, sans aucun moyen d'identification individuelle.
Pour surmonter la difficulté de distinguer entre les avions, on a établi des systèmes dans lesquels l'avion joue un rôle actif et est pourvu de moyens de réception du signal rayonné par l'émetteur terrestre et de re-radiation automatique du signal, non pas tel qu'il est reçu, mais modulé par une caractéristique distinctive permettant son identification. Un émetteur comportant des organes de modulation spéciaux est alors nécessaire sur l'avion.
L'invention a un champ d'application important dans les systèmes de commande d'aéroport dont les avions sont munis d'émetteurs et de récepteurs destinés aux communications et, en
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particulier, sur les champs d'aviation actuellement desservis par des stations radiogoniométriques coopérant en groupes, de manière à établir un service de détermination de position, au moyen d'observations de relèvements croisés. Une seule station radiogoniométrique est nécessaire dans une zone de service donnée, ce qui procure une économie en appareillage et en personnel et une augmentation de la vitesse de fonctionnement.
Un service radiogoniométrique peut être fourni, même à partir d'une surface trop limitée pour permettre la prise de relèvements croisés, par exemple dans une base aérienne établie dans une île, ou sur un navire porte-avions.
Sous son aspect le plus général, l'invention prévoit un système radiogoniométrique et déterminateur de distance comprenant une station fixe et une station mobile coopérant avec la première et dont on désire déterminer la position. Les moyens sont prévus à ladite station fixe pour la radiation d' une première onde porteuse modulée, à la station mobile une seconde onde porteuse modulée est rayonnée, en réponse à la modulation de la première onde porteuse, telle qu'elle est reçue à ladite station mobile. La fréquence de la seconde onde porteuse est différente de celle de la première et, à la station fixe, les organes sensibles à la seconde onde porteuse rayonnée fournissent automatiquement une indication du gisement de la station mobile.
Des organes sensibles aux modulations des première et seconde ondes porteuses fournissent une indication de la distance entre la station mobile et la station fixe et ces deux indications sont reproduites en commun. L'organe de reproduction en commun desdites indications peut comprendre un oscillographe à faisceau cathodique, sur l'écran duquel l'indication de gisement est produite sous forme d'une trace radiale unidirectionnelle, ladite trace servant également de ligne de base de mesure de distance et il est prévu des moyens de produire
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l'indication de distance par rapport à ladite trace radiale.
Plus particulièrement, l'invention prévoit un système radiogoniométrique et indicateur de distance comprenant une station fixe, une station mobile, coopérant avec la première et dont la position par rapport à celle-ci est à déterminer, ladite station fixe comportant une source d'ondes électriques locales de fréquence déterminée, relativement basse et un premier émetteur radioélectrique modulé par ladite onde locale, la station mobile comportant un radiorécepteur sensible à l'énergie rayonnée par le premier émetteur et un second émetteur radioélectri- que dont l'onde porteuse diffère de celle du premier émetteur, ledit second émetteur transmettant de l'énergie modulée en concordance avec la modulation de l'énergie à laquelle ledit réoepteur est sensible.
La station fixe comprend encore des organes de réception de l'énergie rayonnée par le second émetteur, des organes de détermination automatique de la direction de propagation de ladite énergie reçue, un oscillographe à faisceau cathodique, sur l'écran duquel ladite direction est reproduite sous forme d'une trace radiale orientée, des organes démodulateurs permettant de tirer de l'énergie reçue une onde de ladite fréquence donnée relativement basse, des organes de mesure de la différence de phase entre l'onde ainsi obtenue et l'onde locale, en vue de déterminer la distance entre le second émetteur et la station fixe et des organes indicateurs de cette différence de phase sur la trace ci-dessus mentionnée.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante et à l'examen des dessins jointe qui en représentent schématiquement, à titre d'exemples non limitatifs, un mode de réalisation et une variante.
La figure 1 représente symboliquement, à l'aide de rectangles, une station fixe comportant certaines caractéristi- ques de l'invention.
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La figure 2 représente de la même manière une station mobile comportant d'autres caractéristiques de l'invention et fonctionnant en coopération avec la station fixe de la figure 1.
La figure 3 est relative à une variante de construction d'une partie de la station fixe de la figure 1.
En ce qui concerne les dessins, il doit être bien compris que, lorsque les rectangles représentant les appareils élémentaires sont représentés couplés au moyen d'une ligne unique, ladite ligne doit être comprise comme contenant le nombre de conducteurs nécessaires au couplage efficace des éléments.
Il doit également être bien compris que lesdites lignes de couplage peuvent comprendre tous organes amplificateurs ou affaiblisseurs éventuellement nécessaires à l'obtention des niveaux d'énergie de fonctionnement désirée.
Sur la figure 1, le numéro de référence 1 désigne une source d'ondes électriques locales de fréquence donnée, relativement basse, 809 périodes/seconde dans l'exemple considéré.
Cette source comporte un générateur d'impulsions 2, fournissant des impulsions d'une durée de l'ordre de 5 à 10 microsecondes et de fréquence de récurrence de 8.000 périodes/seconde, à un diviseur de fréquence 3, dont le facteur de division est de 10.
L'énergie de sortie du diviseur 3 est appliquée à un filtre 4 qui sélectionne la composante à la fréquence de 809 périodes/ seconde. Cette composante est appliquée, par la connexion 5 et le commutateur 6, à la modulation de l'émetteur radioélectrique 7, qui rayonne l'énergie modulée sur une longueur d'onde @ 1, au moyen de l'antenne omnidirectionnelle 8. L'émetteur 7 peut être l'émetteur de communication normalement utilisé par la station fixe pour communiquer avec la station mobile coopérant avec elle et avec d'autres stations. Lorsqu'il est ainsi utilisé, le commutateur 6 est amené de la position 3 à la position 8,
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par laquelle la communication à transmettre est amenée à partir de la source de modulation de communication indiquée par la référence 9.
Le commutateur 6 est alors dans la position représentée en 10.
Le numéro de référence 11 désigne un système d'antenne directif, alimentant ce récepteur radiogoniométrique automatique 12, sensible à l'énergie rayonnée sur une longueur d'onde 2, différente de l'onde A 1 de l'émetteur 7.
La combinaison de l'antenne 11 et du récepteur 12 constitue un système radiogoniométrique du type à antenne fixe omnidirectionnelle et constitue en partie un mode de réalisation du système radiogoniométrique décrit au brevet anglais n 490.940, sauf en ce qui concerne l'étage de sortie final du signal de relèvement directionnel. En même temps que ledit récepteur est utilisé à l'obtention du relèvement de la station mobile, il peut être utilisé pour les communications téléphoniques et sa sortie comporte, dans ce but, une voie de communications.
On donnera ci-après une brève description du système radiogoniométrique comprenant les éléments 11 et 12.
Le système d'antennes réceptrices 11 est du type Adcock et comporte quatre dipôles, situés aux angles d'un carré, les paires de dipôles opposées en diagonales étant réunies par des connexions croisées et les deux paires de dipôles ainsi constituées fournissant des tensions de signal respectivement proportionnelles à sin et à cos #, où # est l'angle de gisement compris entre le relèvement de la source de signal et l'une des paires de dipôles. Un dipôle additionnel, situé au centre du carré, fournit une tension de signal dont l'amplitude est indépendante de la direction de la source du signal.
Les signaux de sortie des paires de dipôles sont convertis, dans le récepteur 12, au moyen de modulateurs équilibrés et d'oscillateurs à basse fréquence, en bandes latérales de la fréquence porteuse originale.
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Le signal d'une paire de dipôles qu'on désignera, pour plus de commodité, sous le nom de paire Est-Ouest est modulé au moyen d'une note à cinq kilopériodes/seconde. Le modulateur équilibré supprime la fréquence porteuse, mais laisse subsister les bandes latérales supérieure et inférieure résultant de ladite modulation: ces bandes latérales sont d'amplitude proportionnelle au signal fourni par la paire de dipôles au modulateur et dans une certaine relation de phase avec ledit signal. De façon analogue, le signal de la seconde paire de dipôles, ou paire Nord-Sud, est modulé à une note de 6 kilopériodes/seconde, de manière à produire des bandes latérales d'amplitude proportionnelle à celle du signal fournie par la paire de dipôles correspondante et dans une certaine relation de phase avec lui.
Les bandes latérales ainsi produites par les deux paires de dipôles sont alors appliquées, en même temps que le signal obtenu du dipôle central, à un système amplificateur-détecteur commun, aux bornes de sortie duquel on obtient deux notes: l'une de 5 kilopériodes/seconde, obtenue comme produit de détection du signal du dipôle central et des bandes latérales à 5 kilopériodes/seconde correspondant à la paire de dipôles Est-Ouest et l' autre de 6 kilopériodes/seconde, obtenue à partir du signal du dipôle central et des bandes latérales à 6 kilopériodes/seconde correspondant à la paire de dipôles Nord-Sud.
Le signal du dipôle central est également démodulé en soi, de sorte que les bornes de sortie du système amplificateur-détecteur commun fournissent, en plus des deux notes ci-dessus mentionnées, toute modulation qui peut avoir été appliquée à l'énergie reçue, à la source de radiation de celle-ci. Cette modulation est isolée, au moyen d'un filtre laissant passer une bande de, par exemple, 150 périodes/seconde à 3.000 périodes/seconde, la sortie du filtre étant connectée, par les lignes 13 et 14, à un poste de réception de messages 15 et, également, par les lignes 13 et 16,
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aux montages déterminateurs de distance ci-après décrits.
A 1' étage de sortie du signal de relèvement, les notes de cinq ki- lopériodes et de six kilopériodes obtenues sont partiellement séparées par des filtres simples et ensuite appliquées chacune à un détecteur différentiel du type décrit à notre demande de brevet déposée le 26 février 1948 sous le titre : "Perfectionnements aux moyens permettant d'augmenter le rapport signal-bruit dans les systèmes de transmission radioélectrique".
Dans l'un desdits détecteurs différentiels, on fait battre le signal de 5 kilopériodes obtenu avec une note de 5 kilopériodes/ seconde directement empruntée à l'oscillateur de la modulation Est-Ouest, de manière à produire une tension continue de sortie, dont la grandeur et le sens varient avec la grandeur et la pha- se de la note à 5 kilopériodes/seconde obtenue, c'est-à-dire avec l'amplitude et la phase du signal fourni par le paire de dipôles Est-Ouest.
De même, dans l'autre détecteur différentiel, la note à 6 kilopériodes/seconde obtenue est amenée à battre avec une note à 6 kilopériodes/seconde directement empruntée à l'oscillateur de modulation Nord-Sud, de manière à fournir une seconde tension continue de sortie, dont la grandeur et le sens varient avec l'amplitude et la phase du signal fourni par la paire de dipôles Nord-Sud. L'énergie de sortie indicatrice de relèvement du récepteur 12 consiste ainsi en deux tensions continues, correspondant respectivement, en sens et en grandeur, à des fonctions sinusoidales et cosinusoidales de l'angle de gisement de la direction de propagation de l'énergie reçue, le rapport desdites tensions constituant la tangente (ou la co- tangente), dudit angle de gisement.
Dans le récepteur 12 sont inclus des organes de commande automatique de gain, indiqués en 17, par lesquels, pour un angle de gisement donné, les amplitu- des des deux tensions continues sont rendues pratiquement indé- pendantes des variations d'intensité de l'énergie radiante re- çue, sur une gamme d'intensités prédéterminée.
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Les deux tensions continues ainsi obtenues sont appliquées par les lignes 18, 19, à un organe convertisseur 20, fournissant des tensions déviatrices correspondantes aux plaques déviatrices électrostatiques usuelles X et Y de l'oscillographe à faisceau cathodique 21, dont les systèmes d'alimentation sont de type classique et ont été omis sur le dessin, pour plus de simplicité.
L'organe convertisseur 20 est un dispositif tel que décrit à la demande de brevot déposée en Grande Bretagne sous le n 9.384/45, dans lequel les tensions des plaquas déviatrices sont obtenues à partir de condensateurs chargés, à travers des résistances, par lesdites tensions continues et périodiquement déchargés par des commutateurs électroniques commandés par un générateur 22 d'impulsions rectangulaires, dont la mise en place dans le temps est commandée par une partie de l'énergie de sortie du diviseur de fréquences 3 et qui fournit des impulsions de fréquence de récurrence égales à oelle de l'onde locale, e'est- à-dire à 809 périodes/seconde, dans l'exemple choisi.
La déviation du spot cathodique a lieu sous forme d'une trace de balayage linéaire radiale, indiquée en 23, dont la direction corres- pond, sans ambiguité de 180 , à la direction de laquelle les signaux sont reçus et qui est orientée vers l'extérieur à partir du centre de l'écran, l'élongation de retour étant assez rapide pour ne laisser aucune trace visible. La trace de balayage radiale ainsi produite peut être utilisée comme trace d'exploration, répétée à la fréquence du générateur d'impulsions 22 qui commande les commutateurs électroniques et de durée réglable à l'aide du réseau condensateurs-résistances.
En ce qui concerne la radiogoniométrie, on peut faire varier dans de larges limites la fréquence du générateur d'impulsions, pourvu qu'elle soit assez élevée pour donner une trace sans scintillement et pourvu que les constantes de temps du circuit des plaques déviatrices conviennent à la fréquence choisie. Conformément à une oaraoté-
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ristique de l'invention, toutefois, la fréquence du générateur d'impulsions est déterminée par l'utilisation de la trace comme ligne de balayage pour la détermination de distance et, pour cette raison, elle est faite égale à la fréquence de modulation appliquée à l'émetteur terrestre, c'est-à-dire à 809 périodes/ seconde.
En réglant convenablement la constante de temps du circuit des plaques déviatrices, on peut obtenir, le long de la trace radiale, une échelle des temps approximativement linéaire, de durée juste supérieure à une demi-période de la modulation de l'émetteur et, en stabilisant les potentiels de déviation au moyen d'un système de commande automatique de gain dans le récepteur, on peut rendre pratiquement constante la longueur de la ligne tracée.
Comme déjà mentionné, l'énergie de sortie démodulée du récepteur 12 est appliquée à un montage déterminateur de distance par les lignes 13 et 16. L'onde démodulée est tout d'abord appliquée à un filtre 24, à bande passante étroite, de 809 périodes/seconde, pour éliminer tout bruit d'origine extérieure. L'onde ainsi filtrée traverse ensuite un régulateur de phase 25, servant à compenser les déphasages indésirables provenant de l'appareillage de la station terrestre fixe et elle est utilisée pour commander un générateur 26 d'impulsions abruptes, à la fréquence de récurrence de 809 périodes/seconde, dont la mise en place dans le temps dépend de la phase de la modulation du signal reçu et dont la durée peut être de l'ordre de 10 microsecondes.
Ces impulsions sont ensuite appliquées à une grille de commande 27 du tube à faisceau cathodique 21, dans le sens voulu pour augmenter l'éclat du faisoeau, avec le résultat que la trace obtenue sur l'écran de l'oscillographe prend la forme d'une ligne radiale, sur laquelle apparaît un spot brillant, indiqué en 28, la direction de la ligne correspondant à celle de la station mobile et la position du spot par rapport
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à l'origine de la ligne correspondant à la distanoe de ladite station mobile.
Avec une constante de temps convenable des circuits des plaques déviatrices, on peut admettre que l'exploration de temps le long de la trace radiale est linéaire et, dans ce cas, la distance entre le spot et l'origine de la trace peut être lue sur une graduation et traduite en distance de la station mobile, conformément à la pratique bien connue des détecteurs radioélectriques d'obstacles.
Comme il est difficile de s'assurer que l'exploration de temps est une fonction rigoureusement linéaire de la distance le long de la ligne tracée, on peut obtenir une détermination plus précise de la distance de la station mobile, en prévoyant une indication électronique à "curseur glissant", de la manière suivante. Une onde à 809 périodes/seconde est fournie, par la source 1, à travers la ligne 29; à l'élément régulateur de phase 30, qui compense les déphasages indésirables et ladite onde traverse ensuite un élément déphaseur variable étalonné 31, vers un second générateur 32 d'impulsions étroites de la même fréquence de 809 périodes/seconde.
L'énergie de sortie dudit second générateur d'impulsions est appliquée, à travers le commutateur à deux directions 33, à la grille de commande de luminosité 27 de l'oscillographe à faisceau cathodique 21, dans un sens tel que les impulsions augmentent la luminosité. En résultat, la trace radiale présente deux spots brillants, dont le premier correspond à la phase de la modulation reçue, comme expliqué au paragraphe précédent et le second, dû au générateur d'impulsions 32, à la mise en place dans le temps, c'est-à-dire que sa position est variable suivant le réglage de l'élément déphaseur variable. On fait varier ce dernier, jusqu'à ce que la position du second spot soit amenée en coincidence avec celle du premier.
La variation de phase nécessaire pour déplacer le second spot de la position de distance zéro, c'est-à-dire de l'
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origine de la trace, au point de coincidence est alors une mesure directe du déphasage total entre les modulations émise et reçue et, par suite, de la distance de la station mobile, indépendamment de la loi de graduation de l'échelle des temps.
Bien que cette méthode du "curseur glissant", de traduction de l'indication de l'écran en une lecture de distance soit précise, elle implique une opération manuelle et, par suite, demande plus de temps que s'il était possible d'obtenir une lecture directe sur l'échelle. Il a donc été prévu une variante, suivant laquelle une échelle de distanoes peut être indiquée de façon électronique sur la trace, la position des graduations de ladite échelle étant automatiquement ajustée de manière à tenir compte de tout écart que peut présenter la base de temps d'exploration à partir de la linéarité.
Des impulsions étroites sont appliquées, à une fréquence de récurrence exactement décuple de la fréquence de l'onde locale pulsée à partir du générateur d'impulsions 2, à travers l'inversion 34, à la grille de commande 27 de l'oscillographe à faisceau cathodique 21, de la même manière que les impulsions dont il a été question ci-dessus, avec le résultat qu'il apparaît, le long de la trace, un certain nombre de spots de repérage fixes et brillants, l'espacement entre deux de ces spots adjacents correspondant toujours à un dixième de la distance qui correspond elle-même à une période complète de l'onde locale, c'est-à-dire de la modulation de l' émetteur 7, indépendamment de la loi qui relie la distance le long de la trace au temps d'exploration.
La distance de la station mobile peut alors être déterminée rapidement, avec un bon degré de précision, par lecture de la position du spot de distance sur l'échelle ainsi constituée, en interpelant lorsque c' est nécessaire. Avec une modulation de l'émetteur à 809 périodes/seconde, la distance correspondant à l'espace compris entre deux repères d'étalonnage adjacents est de 18,550 kilomètres.
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Il est prévu un commutateur 33 permettant de mettre en circuit soit le "curseur glissant", soit l'échelle d'étalonnage électronique, comme on le désire.
On remarquera que, dans le système jusqu'à présent décrit, toutes les indications sur la trace radiale ont la même forme, celle de spots brillants, qu'elles représentent l'indication de distance, les repères d'étalonnage, ou les indications du "curseur glissant". En pratique, il y a d'ordinaire peu de difficulté à distinguer le spot d'indication de distance des autres indications. Toutefois, pour lever tous les doutes, il est prévu un circuit auxiliaire qui transforme les spots d'étalonnage ou de "curseur glissant" en courtes lignes perpendiculaires à la trace radiale, couvrant un arc d'environ 10 , mais qui laisse inchangé le spot d'indication de distance.
Ceci est obtenu en soumettant le faisceau de l'oscillographe à un champ magnétique à haute fréquence caractérisé en ce qu'en tous points à l'intérieur de la région d'efficacité, ledit champ comporte une-composante parallèle à l'axe du faisceau de l'oscillographe et une autre composante radiale par rapport audit axe et normale à ladite composante parallèle. Ce champ est produit par une bobine, représentée en 35, concentrique à l'axe du faisceau de l'oscillographe et excitée à partir d'une source 36 de courant alternatif de fréquence relativement basse, d'environ 200 kilopériodes/seconde, qui n'est pas un multiple entier de la fréquence de récurrence des impulsions d'étalonnage. La position optimum de la bobine le long de l'axe de l'oscillographe est déterminée expérimentalement.
Un générateur 37 d'impulsions rectangulaires commandé par le générateur d'impulsions 22 et fonctionnant à une fréquence moitié de celle de l'onde locale, c'est-à-dire à 404. 1/3 périodes/seconde et produisant une onde dont les demi-périodes positives et négatives sont pratiquement égales, est disposé de manière à bloquer alternativement (a) le
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générateur d'impulsions 26 qui fournit l'impulsion indicatrice de distance dérivée du signal reçu et (b) les deux sources d' impulsions 32 et 34, fournissant respectivement les impulsions de marquage de "curseur glissant" et les impulsions de marquage d'étalonnage d'échelle.
En outre, l'excitation de la source 36, alimentant la bobine de champ 35 est bloquée pendant la période au cours de laquelle l'impulsion indicatrice de distance peut être appliquée à l'électrode de commande 27. Le résultat en est que les balayages alternés de la trace radiale sont accompagnés par des indications de types entièrement différents, un balayage montrant seulement l'impulsion indicatrice de distance, sous la forme simple d'un spot brillant sur la trace, sans spots d' étalonnage d'échelle et sans spot variable, alors que le balayage suivant montre, suivant la position du oommutateur 23, soit les marques d'étalonnage d'échelle, soit des marques déplaçables sous forme de lignes courtes arquées, indiquées en 38, coupant la trace radiale perpendioulairement, mais ne montre pas le spot indicateur de distance.
A cause de la persistance de la vision, les deux jeux de marques sont visibles simultanément et clairement distinguables l'un de l'autre, la marque de distance étant un spot et toutes les marques d'étalonnage étant de courtes traces arquées.
Sur la figure 2, qui représente l'appareillage de la station mobile associée en fonctionnement avec la station fixe représentée par la figure 1, le récepteur 39, sensible à la longueur d'onde # 1 de l'émetteur de la station fixe, est excité par l'antenne 45. Ce récepteur peut faire partie de l'appareillage normal de communication de la station mobile. L'émetteur 41 excite l'antenne 42 à la longueur d'onde /\ 2, à laquelle l'appareillage récepteur de la station fixe est sensible et ledit émetteur peut également faire partie de l'appareillage
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normal de communication de la station mobile.
Des commutateurs 43 et 44 sont prévus, permettant de connecter le récepteur 39 et l'émetteur 41 soit sur une position de communication, désignée par la référence 45, en vue de transmettre un trafic de messages, soit sur une autre position où ils sont interoouplés de façon telle que l'énergie de sortie démodulée du récepteur est appliquée, à travers un filtre 46, sensible de façon sélective à la fréquence 809 périodes par seconde, c'est-à-dire à la basse fréquence utilisée à la station fixe pour moduler l' émetteur 7 et à travers le régulateur de phase 47, qui compense les déphasages inhérents au récepteur 39, à l'émetteur 41 et au filtre 46, ce qui garantit que la phase de modulation de l'énergie rayonnée par l'antenne 42 est la même que la phase de modulation de l'énergie reçue sur l'antenne 40,
par radiation à partir de l'antenne 8 de la station fixe. Dans l'exemple considéré, l'émetteur 41 est adapté à la modulation en amplitude et le récepteur 39 comporte des organes de commande automatique de gain, désignés par la référence 48 et réglés de façon telle que l'énergie de sortie du récepteur suffise à la modulation complète de l'émetteur 41, à toutes les distances situées dans la région de portée normale du système radiogoniométrique et indicateur de distance.
Les antennes 40 et 42 sont toutes deux omnidirectionnelles, mais elles sont très espacées l'une de l' autre, pour garantir que le couplage effectif entre les circuits récepteur et émetteur, en tenant compte de la différence des longueurs d'onde et de la sélectivité du récepteur, n'est pas suffisant pour l'amorçage de sifflements dans la boucle formée par le récepteur et l'émetteur de la station mobile.
Comme, dans toutes stations mobiles, l'écartement possible entre les deux antennes est d'ordinaire très limité, il peut être nécessaire de munir le récepteur 39 de bouchons de résonance ayant une atténuation sélective très élevée sur
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la longueur d'onde de l'émetteur 2.
La figure 3 se rapporte à une légère variante de la disposition de la figure 1, en ce qui concerne l'appareil indiqué sur ladite figure sous le n de référence 1 et encadré en trait interrompu. Cet appareil est remplacé, sur la figure 3, par un oscillateur à 809 périodes/seconde, fournissant par luimême l'onde locale à basse fréquence, son énergie de sortie étant appliquée à l'émetteur 7 par la connexion 5 et au régulateur de phase par la connexion 29 et, d'autre part, au générateur d'impulsions de balayage de temps 22, par la connexion 49, c'est-à-dire que la synchronisation du générateur d'impulsions 22 est commandée à partir de l'oscillateur 48, au lieu de l'être à partir de la sortie du diviseur de fréquence 3.
L'énergie de sortie de l'oscillateur 48 est appliquée à un multiplicateur de fréquence 50, ayant un facteur de multiplication de 10, dont l' énergie de sortie est appliquée à la commande de synchronisation du générateur d'impulsions 2, de fréquence de récurrence 8.090, servant de source d'impulsions d'étalonnage de l'échelle exactement comme sur la figure 1. Mais, comme le générateur d'impulsions 2, dans la disposition de la figure 3, n'a d'autre fonction que de fournir des impulsions d'étalonnage, l'inverseur d' impulsions 34 peut être supprimé et l'énergie de sortie du générateur 2 appliquée, à travers le commutateur 33, à l'électrode 27 de l'oscillographe à faisceau cathodique 21.
Dans ce cas, les impulsions de blocage du générateur d'impulsions 37, utilisées pour distinguer les indications d'étalonnage du spot indi- cateur de distance, sont appliquées au blocage du générateur d' impulsions 1 et non à celui de l'inverseur 34. La disposition de la figure 3 présente donc quelque avantage sur celle décrite tout d'abord à propos de la figure 1, en ce qu'elle permet une certaine simplification, en supprimant la nécessité de l'inverseur 34. Toutefois, cet avantage est compensé à un certain de-
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gré par la diminution de stabilité des relations de phase entre la source d'impulsions d'étalonnage et la source de basse fréquence qui commande l'ensemble du système.
On décrira maintenant le fonctionnement de l'ensemble du système, à propos de son application à la navigation aérienne, la station fixe étant une station de commande d'aéroport et la station mobile se trouvant sur un avion. Il est évident, toutefois, que l'invention n'est pas limitée à son application à la navigation aérienne, mais qu'elle peut être appliquée à la détermination de position des navires, ou autres stations mobiles de toutes sortes.
La station de commande de l'aéroport entre en contact avec l'avion dont on désire déterminer la position par la voie normale de radio-communication. L'émetteur 7, faisant partie de l'appareillage de la station de commande, transmet alors, sur l'onde # 1, pendant une courte période, une note de modulation, dont la fréquence, 809 périodes/seconde, est prédéterminée et basée sur le rayon dans lequel le service de détermination de position est à assurer. Pendant la même période, le récepteur 48 de l'avion, qui est accordé sur l'émetteur terrestre 7 a sa sortie à basse fréquence connectée à l' émetteur 41 de l'avion, fonctionnant sur une onde différente
2, de manière à moduler l'énergie de sortie dudit émetteur à la fréquence de la note de modulation prédéterminée, e'est-à- dire à 809 périodes/seconde.
La phase de cette modulation appliquée à l'émetteur de l'avion est déterminée par la phase de la modulation de l'émetteur terrestre et par le retard de phase dû au temps employé par le signal pour se propager sur la distance qui sépare l'émetteur terrestre de l'avion et, bien entendu, tout retard de phase susceptible de se produire dans l' appareillage de l'avion. Le signal ainsi émis par l'avion est reçu par le système radiogoniométrique de la station de l'aéro-
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port et reproduit sur l'écran du tube à faisceau cathodique 21, sous forme d'une trace radiale 23, dont la direction indique la direction de laquelle le signal a été reçu.
Cette trace est constituée par un balayage répété du faisceau de l'oscillographe entre sa position de non déviation et un point déterminé par les tensions obtenues de l'appareillage radiogoniométrique, la fréquence de récurrence de ce balayage étant de 809 périodes/ seconde, c'est-à-dire égale à la fréquence de modulateur de l' émetteur terrestre 7. Ce balayage est de type unidirectionnel, c'est-à-dire que seule l'élongation extérieure, c'est-à-dire au delà de la position de non déviation, est visible, l'élongation de retour se faisant à une vitesse assez élevée pour qu' elle soit pratiquement invisible.
En plus de son utilisation pour fournir une indication de direction, comme ci-dessus décrit, le signal de l'émetteur 41 de l'avion est démodulé et une impulsion, dont la mise en place dans le temps dépend de la phase du signal démodulé est reproduite sur la trace ci-dessus indiquée, utilisée comme base d'exploration.
En donnant à la phase de la tension de balayage de trace radiale la même valeur qu'à la modulation de l'émetteur terrestre, et en oompensant, au moyen du régulateur de phase 25, toute variation de phase produite uniquement dans l'appareil et, par suite, constante pour une fréquence donnée, on détermine la distance de l'impulsion indicatrice à l'origine de la trace, uniquement par le temps de propagation employé à la transmission à partir de l'émetteur terrestre jusqu'au récepteur de l'avion et de l'émetteur de l'avion au récepteur terrestre, ce qui constitue une fonction de la distance de l'avion. Le retard de phase total dû au temps de propagation est de 720 fd/c, où f est la fréquence de modulation, d la distance de l'avion et c la vitesse de propagation.
Si l' on choisit par exemple, f égal à 809 périodes/seconde, une trace radiale dont la durée de balayage s'étend juste au delà de 180
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de la note de modulation à 809 périodes/seconde sera suffisante pour recevoir les indications de distance, jusqu'à un peu plus ' de 90 kilomètres. La traduction de la position du spot d'im- pulsions à partir de l'origine de la trace en lecture de dis- tance d'avion dépend de la fonction qui relie le déplacement du faisceau le long de la trace avec le temps. Si cette loi est strictement linéaire, la distance du spot d'impulsion à l'origine est une mesure directe de la distance de la station de l'avion.
Si la loi n'est pas strictement linéaire, une impulsion d'étalonnage tirée du générateur d'impulsions 2 et de l'inverseur d'impulsions 20, en traversant le commutateur
33, peut être marquée par voie électronique sur la trace et compensera automatiquement la non linéarité. Selon une varian- te, un spot d'étalonnage mobile peut être produit par le géné- rateur d'impulsions 32, mis en place dans le temps par le dé- phaseur variable 31 et appliqué, à travers le commutateur 33,
La phase correspondant à la position de ce spot d'impulsions peut alors être mesurée et multipliée ensuite par le facteur approprié, pour donner la distance de l'avion.
Ces deux mét- hodes d'obtention d'un étalonnage électronique ont déjà été décrites à propos de l'appareillage de la station terrestre représenté à la figure 1 et à propos de la variante de la fi- gure 3.
Comme mentionné plus haut, l'émetteur de l'avion et le récepteur au sol fonctionnent sur une longueur d'onde diffé- rente de celle de l'émetteur au sol. On évite ainsi que la sta- tion terrestre ne soit sensible aux signaux réfléchis sur des avions, ou d'autres obstacles, tels que des hangars. De plus, bien qu'un certain nombre d'avions puissent se trouver à l'in- térieur de la zone de service, la retransmission de la note de modulation prédéterminée n'est faite que par le seul avion au- quel le contrôleur de l'aéroport a donné l'ordre de le faire.
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Il ne peut donc y avoir aucun risque que la position observée soit attribuée à un avion autre que l'avion correct.
Le choix des longueurs d'onde utilisées par l'émetteur au sol et par l'avion n'est limité par aucune exigence du système, si ce n'est que la différence entre les deux longueurs d'onde doit être suffisante pour éviter le brouillage entre elles, soit dans la station terrestre, soit dans la station de l' avion, que la longueur d'onde utilisée entre l'avion et le sol, convienne aux opérations de radiogoniométrie à la portée de service désirée et qu'il n'y ait aucun risque de transmission à trajectoires multiples, dans un sens ou dans l'autre. En pratique, cette dernière condition est généralement en faveur de la gamme de longueur d'onde utilisée en télévision, ces ondes étant peu réfléchies sur l'ionosphère.
Le type de modulation à utiliser est également sans limitation, pourvu que les systèmes démodulateurs soient de type approprié. Selon le mode de réalisation de l'invention décrit cidessus, l'émetteur de l'avion est modulé en amplitude, mais la modulation en fréquence, ou par impulsions pourrait également bien être utilisée à l'un des émetteurs, ou aux deux, à condition que l'appareil récepteur et, plus particulièrement, le systéme radiogoniométrique soient adoptés au fonctionnement sur des ondes modulées de cette manière.
Quel que soit le type de modulation utilisé, les caractéristiques essentielles sont que la forme d'onde de la modulation de la station terrestre est transférée à l'émetteur de l'avion et qu'il est prévu des organes d' indication de la différence de phase entre la modulation du signal émis à la station terrestre et la modulation reçue à ladite station terrestre, après retransmission par l'avion. Parmi ces organes, certains doivent être prévus pour compenser les retards de phase dans les appareils eux-mêmes, de manière que la différence de phase effectivement montrée ne corresponde qu'à la
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différence de phase due à la propagation sur le trajet aller et retour entre la station terrestre et l'avion dont la position est à indiquer.
Les variations de déphasage entre les différents circuits d'appareillage d'avions rendent généralement préférables de compenser lesdits déphasages par un réseau réglable réglé une fois pour toutes sur chaque avion, comme dans le mode de réalisation décrit à propos de la figure 2.
Pour plus de commodité, on a désigné l'appareillage au sol par l'expression de station fixe, ou par celle de station terrestre. Ces termes doivent être compris comme n'indiquant pas que tout l'appareillage est contenu dans un bâtiment unique, mais seulement qu'il constitue une unité de fonctionnement. En pratique, l'émetteur terrestre et l'antenne qui lui est associée peuvent être situés à une distance considérable de l'appareillage récepteur et le système indicateur à oscillographe cathodique sur lequel la position est reproduite peut être situé encore en un autre point.
Par exemple, dans un projet de mise en oeuvre de l'invention, le système de l'oscillographe est situé sur un pylône de commande d'aéroport, à une distance de la station réceptrice d'environ 1.600 mètres et actionné à partir de ladite station par un système de commande à distance, qui transporte sur un système de lignes de connexion les tensions de déviation et autres nécessaires à la production de l'indication sur l'écran. L'émetteur associé est encore situé en un autre point, distant de la station réceptrice d'environ 800 mètres. Si l'émetteur et le récepteur de la station fixe sont largement espacés, il est nécessaire de faire une correction lors de la détermination de distance, ladite correction augmentant en valeur à mesure que la station mobile approche du système et variant avec la direction d'approche.
Cette correction peut se faire en transférant les indications de l'oscillographe sur une carte construite suivant une projection spéciale, pour tenir compte des positions relatives des parties émettrice
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et réceptrice de la station terrestre, conformément à une technique connue.
Comme la station terrestre émet et reçoit des ondes différentes, les systèmes d'antennes émetteur et récepteur peuvent être du type omnidirectionnel, c'est-à-dire susceptible de transmettre, d'une part et de déterminer la direction des signaux, d'autre part, dans toutes les directions. L'ensemble du système peut donc Être dénommé de type omnidirectionnel.
Bien que le mode de réalisation du système oi-dessus décrit soit établi pour fonctionner normalement sur un rayon de service pouvant atteindre 90 kilomètres, avec lecture directe de distance, soit par l'étalonnage de l'échelle, soit par la méthode du curseur électronique glissant, ladite portée peut être prolongée de manière à couvrir un rayon compris entre 100 et 200 kilomètres, par simple inversion de la phase de la note de modulation de sortie, par rapport à la phase de la tension de commande de la base de temps en trace radiale, leoture de la distance indiquée comme précédemment et, ensuite, addition des 90 kilomètres correspondant à l'inversion de phase.
Il est évident que les organes de mise en phase destinés à compenser les variations de phase inhérents aux appareils émetteur et récepteur en eux-mêmes, sur l'avion et à terre, peuvent être soit concentrés en un seul point, soit distribués dans tout le système et qu'ils peuvent prendre la forme soit d' une égalisation de retard de phase, rendant le retard total de l'onde d'exploration de la trace radiale par rapport à la modulation égale au retard de l'impulsion produit par le signal reçu, soit par compensation de la variation de phase dans chaque appareil élémentaire par un déphasage de sens opposé, soit par une combinaison de ces deux méthodes.
Il est également évident qu'on peut utiliser d'autres formes de système radiogoniométrique que celle décrite à propos
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de la figure 1. Il est seulement nécessaire que le système radiogoniométrique fournisse une indication susceptible d'être reproduite sous forme d'une indication de balayage de temps dirigée. Par exemple, les paires d'antennes Adoook peuvent être remplacées par deux cadres croisés, dont chacun alimente son propre récepteur, de manière à produire une tension qui soit une fonction sinusoidale ou oosinusoidale du relèvement.
De plus, il n'est pas nécessaire que l'onde de la basse fréquence locale utilisée pour déterminer la distance soit tirée de l'énergie reçue par l'appareillage radiogoniométrique. Un récepteur séparé peut être utilisé dans ce but, si le type de système radiogoniométrique est tel que la commutation des antennes, ou des opérations analogues, rendent difficile ou impossible de recueillir la modulation de l'énergie reçue.
Bien que l'invention ait été ci-dessus décrite en relation avec des appareils particuliers, il doit être bien compris que cette description n'a été faite qu'à titre d'exemple et ne saurait limiter le domaine de l'invention.