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SYSTE ES .UN TRANSMISSION D'ONDES ELECTRO-MAGNETIQUES.
La présente invention concerne des systèmes de trans- mission d'ondes électro-magnétiques et notamment des procédés et moyens pour particulariser en fréquence des émissions radio- électriques, tant à l'émission qu'à la réception.
De manière générale, les systèmes de transmission d'ondes électro-magnétiques prévus dans le présent exposé sont caractérisés en ce qu'ils permettent ou assurent d'une part le rayonnement et la réception des ondes d'une manière telle que les ondes rayonnées soient de fréquences différentes de celle des oscillations existant dans les circuits résonnants et d'autre part la réception ou l'amplification dans un récep- teur de fréquences différentes de celle déterminée par la lon- gueur d'onde pour laquelle sont prévus les circuits du récep- teur.
Les systèmes de transmission prévus dans le présent exposé peuvent de plus comprendre des moyens pour rendre ces
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fréquences différentes, tant à 1'émission qu'à la réception, fonction de l'angle de rayonnement ou d'incidence.
Des moyens sont aussi prévus dans le présent exposé pour convertir, tant à l'émission qu'à la réception, des émis- sions de même fréquence de ,directions différentes en des émis- sions de fréquences différentes caractéristiques des directions.
Les procédés prévus pour réaliser des systèmes de transmission tels que définis ci-dessus sont directifs à l'é- mission a.ussi bien qu'à la réception en ce sens que-les fréquences différentes de celles propres des circuits d'émission et de réception, qui sont créées dans ces systèmes peuvent varier progressivement en fonction des directions à partir d'un axe déterminé de l'aérien émetteur ou récepteur.
A l'émission, ces procédés sont mis en oeuvre en utilisant plusieurs aériens, directifs ou non, alimentés par une oscillation haute fréquence modulée, les modulations n'agis- sant pas en phase en ce qui concerne les enveloppes de modu- lation présentes. dans chaque aérien.
A la réception, ces procédés sont mis en oeuvre en discriminant les modulations des énergies haute fréquence re- çues sur divers aériens, les modulations des diverses énergies reçues n'étant pas en concordance de phases.
D'une façon générale, des moyens sont prévus à l'é- mission pour modifier le rayonnement d'un groupe d'aériens émetteurs de manière que ce rayonnement ait pour centre successivement un aérien différent du groupe, et à la récep- tioh, des moyens sont prévus pour prélever l'énergie succes- sivement sur un aérien différent d'un groupe d'aériens récep- teurs. La variation angulaire de phase, et par suite de fré- quence, et la directivité du système d'aériens dépendent de la fréquence de ces changements d'un aérien à l'autre, change- ments qui sont réalisés progressivement, de la distance qui
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sépare les aériens et de la directivité propre, donc de la structure, de chaque aérien.
Les procédés incorporant les caractéristiques ci- dessus fournissent par suite des moyens qui transposent la sé- lection directive (telle qu'elle est effectuée par les radio- goniomètres qui sélectionnent des émissions d'une même fréquence grâce à l'orientation d'un aérien directif) en une sélection de fréquence (le récepteur non directif étant de fréquence réglable ce qui permet de séparer deux émissions de même fré- quence d'oscillation à l'émetteur mais de directions diffé- rentes par une discrimination en fréquence à la réception).
En effet, dans des systèmes de transmission incorporant les caractéristiques précédentes, plusieurs émissions étant effec- tuées sur la même fréquence mais provenant de directions diffé- rentes, ou des portions d'une émission unique arrivant par des trajets spatiaux différents, se présenteront pour le récepteur comme si elles avaient des fréquences différentes, ce qui per- mettra de relever et de sélectionner ces diverses émissions suivant leurs directions de propagation.
Les procédés ci-dessus peuvent être précisés, à titre d'exemple, en considérant l'effet Doppler-Fizeau.
Si, dans l'unité de temps, un aérien émetteur se dé- place vers un aérien récepteur d'une distance n #, la fré- quence reçue aura augmenté, pendant l'unité de temps, de n pé- riodes.
Cette fréquence aurait diminué de n périodes si l'é- metteur s'était éloigné de n # dans l'unité de temps.
Mais dans ces deux cas, cette fréquence n'aurait nullement varié si l'un des aériens s'était déplacé sur une circonférence centrée sur l'autre où sur une perpendiculaire à la direction que font les deux aériens si le déplacement est faible via-à-vis de la distance.
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On déterminera aisément les variations de fréquence intervenant pour les directions intermédiaires en considérant toujours des déplacements faibles vis-à-vis de la distance.
Soit # l'angle fait par la direction du déplacement avec la direction des deux aériens. Si ce déplacement atteint n # dans l'unité de temps, un des aériens se sera rapproché de l'autre de n # cos #, et la fréquence reçue aura varié de nT cos #. Lorsque le cosinus de 6 est positif, la fréquence est augmentée, lorsqu'il est négatif, elle se trouve diminuée.
Les systèmes incorporant des caractéristiques pré- vues dans le présent exposé comprennent des moyens particuliè- rement disposés pour provoquer électriquement cette variation de position, soit à l'émission, soit à la réception.
On doit toutefois remarquer que la relativité inter- vient dans le cas de déplacements rapides d'un aérien d'émission et de réception pour en modifier l'impédance. Cette variatbn d'impédance de l'aérien provient du déplacement dans l'impé- dance ambiante dont la valeur est de 120 # pour des éléments immobiles, et prend des valeurs toutes différentes suivant que l'aérien considéré est directif ou non, et suivant le déplacement imposé par rapport à cette directivité.
Pour un aérien non directif, cette variation d'impé- dance donnera à l'antenne un fonctionnement particulier du fait du spectre important et continu des fréquences rayonnées ou reçues. Si l'aérien est directif, l'énergie ne sera pas rayonnée ou reçue également dans toutes les directions, et on obtiendra des directivités secondaires.
Ces procédés permettent de résoudre les problèmes suivants: a) Changement de fréquence à l'émission ayant pour résul- tat l'émission d'une fréquence variable angulairement. b) uhangement de fréquence à la réception.
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c) La modulation directive, c'est-à-dire une modulation différente suivant les directions ou compréhensible seulement sur des direc- tions déterminées. d) L'émission sur une seule bande de fréquences. e) La radiogoniométrie avec lever de doute de 180 par sélection de fréquence. f) L'émission caractérisée à 180 près.
g) Systèmes de radiophares ou alignements dits "croisés" par bat- tements entre les fréquences secondaires ce qui permet de détermi- ner des axes précis, inaudibles de plus aussitôt que la fréquence de battement dépasse 10.000 ou 15.000 périodes, à qùelques degrés de part et d'autre de l'axe. h) La réception sélective d'un rayon ou de plusieurs rayons issus du même émetteur, et leur combinaison dans le but d'améliorer la qualité d'une liaison radio sur ondes courtes spécialement. i) La transmission de différentes fréquences sous différents angles dans le plan vertical afin d'améliorer la qualité d'une liaison radio. j) L'élimination des erreurs de polarisation dans les radiogonio- mètres. k) La radiogoniomètrie précise par battements entre les fréquences secondaires créées à partir de deux ou plusieurs collecteurs d'on- des orientés en conséquence.
1) L'émission et la réception suivant ces procédés, sous la forme de trains d'ondes courts. m) La réalisation d'émetteurs difficilement goniomètrables.
L'invention est mieux comprise de la description suivante basée sur les dessins ci-joints. Sur ceux-ci :
La figure 1 donne une représentation schématique d'un sys- tème transmetteur d'ondes servant à exposer les principes de l'in- vention.
La figure 2 est une série de diagrammes vectoriels se rap-
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portant au fonctionnement du système envisagé.
La figure 3 est une représentation schématique montrant le fonctionnement et l'excitation d'un réseau d'antennes transmettri- ces conformément à l'invention.
La figure 4 est un circuit schématique d'une partie de l'ar- rangement de la fig. 3, modifié pour montrer comment le système d'an- tennes peut être employé pour la réception d'ondes radiophoniques.
La figure 5 représente une série d'ondes servant à contrôler et à régler la radiation, et en général les conditions, des diver- ses antennes individuelles du réseau.
La figure 6 montre schématiquement un système de radio-phare conforme à l'invention.
La figure 7 est un schéma d'un système chercheur de direc- tion renfermant le système transmetteur d'ondes décrit ici.
La figure 8 est un schéma montrant deux radio-phares d'atter- rissage renfermant des réseaux à antennes croissées.
La figure 9 est un schéma se rapportant à un système de communication pour réduire les effets de fading.
La figure 10 est un schéma se rapportant à un autre type de système de communication pour réduire les effets de fading.
Le procédé sera expliqué en se rapportant à l'effet Doppler- Fizeau.
Suivant la fig.l, le transmetteur T et le récepteur R repré- sentent un système de communication. Le transmetteur peut être d'un type quelconque et diffuse une onde porteuse représentée par la caractéristique de référence. W. Le récepteur R, qui peut aussi être d'un type quelconque convenable permettant de recevoir l'onde W, est supposé capable de se mouvoir à grande vitesse dans la direc- tion de la flêche qui fait un angle # avec la direction reliant le transmetteur au récepteur. Si l'angle # était nul et si le récep- teur était déplacé directement vers le transmetteur, il aurait par- couru en une unité de temps la distance n#, et la fréquence reçue
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aurait été accrue de n périodes par seconde.
Au contraire, si le récepteur s'éloignait directement du transmetteur, la fréquence se- rait diminuée de n périodes'par unité de temps. Si le récepteur est mû en direction de la flêche, Q a une valeur finie et la fré- quence reçue variera pendant l'unité de temps de la valeur n T cos.
#, où T est la période d'une oscillation. Quand le cosinus de # est positif la fréquence est augmentée, et quand il est négatif elle est diminuée.
Des remarques semblables peuvent être faites si l'on suppose que le récepteur est fixe et que le transmetteur est mobile. Les mêmes formules restent exactes dans l'un ou l'autre cas si # re- présente l'angle entre la direction du réseau mobile et la direc- tion représentée par la ligne réunissant le récepteur et le trans- metteur,.
Il est évident que ni un réseau transmetteur, ni un réseau récepteur ne peut être déplacé rapidement à travers l'espace, mais dans la fig. 2 on a représenté schématiquement une antenne trans- mettrice consistant en un réseau d'aériens en concordance avec l'in- vention, et qui produit le même résultat que si un réseau trans- metteur était réellement déplacé à travers l'espace.
Considérant la fig. 2, les chiffres 1, 2,3, 4, 5 se rap- portent à des aériens fixes individuels d'un réseau à cinq aériens ou antennes. Un aérien récepteur 9 est placé à une certaine dis- tance du premier réseau. Afin de faire comprendre le fonctionne- ment du système, la séparation des aériens a été supposée égale à une valeur déterminée, et pour la simplicité de la description la séparation a été choisie à un quart de longueur d'onde de la fréquence de fonctionnement. Tous les aériens sont établie de ma- nière qu'ils diffusent en phase pour une période de temps détermi- née qui sera expliquée par la suite.
On suppose en plus que l'am- plitude de l'onde, telle que diffusée d'une seule antenne, varie en concordance avec la moitié positive d'une onde sinusoidale, et
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qu'il n'y a pas plus que deux aériens adjacents qui diffusent simul- tanément.
Suivant l'invention, au temps zéro, ainsi qu'il est indiqué sur l'échelle des temps à gauche de la fig. 2, l'antenne 1 diffuse une onde d'amplitude maximum qui est représentée par le vecteur VI. A l'antenne réceptricè éloignée 9, le vecteur de l'onde reçue est représenté par V2. La relation de phase entre V1 et V2 peut être d'une valeur quelconque, mais on les a représenté comme étant de même direction et de même phase, ce qui correspond à la condition où il y a un nombre pair de longueurs d'onde entre les antennes transmet- trice et réceptrice. Le vecteur de l'onde reçue sera maximum en même temps que le transmetteur diffuse une amplitude maximum à la même période, celle-ci étant égale au temps requis par l'onde diffusée pour parcourir le chemin entre le transmetteur et le récepteur.
Au temps zéro, la diffusion des antennes 2,3, 4, 5 est nulle.
Comme mentionné ci-dessus, la diffusion de chaque antenne est modulée en concordance avec,la moitié positive d'une onde sinusoïdale, les ondes modulantes pour chaque antenne étant déplacées en phase de 90 pour les antennes adjacentes. En d'autres termes, quand l'onde diffusée d'une antenne est maximum, l'onde diffusée d'une antenne voisine est nulle. Suivant encore la fig. 2, les vecteurs V3 et V4 représentent les valeurs des ondes diffusées respectivement par les antennes 1 et 2 comme cela a lieu à un moment égal à un huitième d'un cycle de l'onde modulante suivant le temps zéro. Cela est équivalent à un déphasage de 45 de l'onde modulante. Le vecteur V1 aura di- minué à une valeur de 0,707 de sa valeur primitive. Le vecteur V4 s'accroît de la valeur zéro à une valeur égale à 0,707 de sa valeur maximum.
Bien qu'il y ait eu une rotation de phase de 45 pendant cette période, on a représenté les vecteurs Vl t V3 dans la même direction pour la simplicité de la description, puisque le but principal de cette figure est de représenter la manière suivant laquelle le vecteur voltage au récepteur est déplacé en phase. Au moment T/8, quand V3
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est égal à 0,707 de Vl, le vecteur V5 au récepteur a aussi été ré- duit à 0,707 de sa valeur maximum. Le vecteur V6 au récepteur repré- sente l'amplitude et la phase de l'énergie reçue de l'antenne 2.
On doit se rappeler que toutes les antennes, quand elles émettent, dif- fusent en phase, et puisque l'antenne 2 est plus proche du récepteur d'une distance égale à un quart de longueur d'onde, l'énergie de l'antenne 2 arrive au récepteur un quart de cycle en avance sur l'é- nergie reçue de l'antenne 1., Il en résulte une relation d'avance de la phase de 90 du vecteur V6 par rapport au vecteur V5. Cela est représenté par le vecteur V7. On doit observer que V7 a une a- vance d'un huitième de révolution ou de cycle par rapport à V2, et qu'il a la même valeur maximum que V2.
Au temps T/4 ,correspondant à un quart de cycle de l'onde mo- dulante, le courant dans l'antenne 1 a été réduit à zéro, et le cou- rant dans l'antenne 2 a atteint sa valeur maximum. Cela est repré- senté par le vecteur V8, et le vecteur du voltage reçu correspondant est renrésenté par V9, qui est déplacé de 90 en avance sur V2 tout égal en étant/en amplitude à V2.
Un huitième plus tard du cycle de modulation, le courant dans l'antenne 2 à diminué jusqu'à 0,707 de sa valeur maximum, ainsi qu'il est représenté par le vecteur V10, et à ce moment la diffusion de l'antenne 3, représentée par le vecteur Vll, s'est accrue de la va- leur zéro jusqu'à 0,707 de sa valeur maximum. Le courant dans l'an- tenne 1 reste nul puisque les antennes diffusent seulement dans la moitié pôsitive du cycle de modulation. Les vecteurs V12 et V13 au récepteur correspondent aux vecteurs V10 et V11 du transmetteur, et le vecteur résultant montre qu'une autre avance d'un huitième de cycle a eu lieu, tandis que la valeur maximum est restée inchangée.
On doit maintenant continuer la discussion détaillée des vec- teurs, tels qu'ils se produiront pendant les périodes de temps sui- vantes. bn doit cependant voir que pour un cycle complet de l'onde modulante, le vecteur résultant au récepteur a tourné de 360 ou d'u-
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ne révolution vers l'avant. Cela équivant à l'accroissement de la fréquence au récepteur d'un cycle. Si la période de temps d'un seul cycle de l'onde modulante est très petite, par exemple vingt microsecondes, il y aura 50. 000 rotations du vecteur résultant au récepteur pour chaque seconde. Cela correspond à un accroissement apparent en fréquence au récepteur de 50 Kilocycles ou la fréquence de l'onde reçue serait de 50 Kilocycles plus grande que l'onde por- teuse diffusée par les antennes 1 à 5 individuellement.
On considère maintenant la fig. 3 dans laquelle l'invention est appliquée à un transmetteur formé de huit antennes suivant un réseau linéaire combiné avec un appareil de contrôle pour leur ex- citation. Les antennes 1 à 8 sont séparées l'une de l'autre par des distances égales d'un quart de longueur d'onde de la fréquence de laquelle elles doivent fonctionner. Donc le réseau complet cou- vre une distance de un et trois quarts de longueurs d'onde. Cet espacement est donné suelement à titre d'exemple, et d'autres es- pacements peuvent être utilisés comme il sera expliqué par la suite.
Un dispositif de contrôle 10 est connecté à l'antenne 1, ce dispositif étant représenté comme un tube à vide formée d'une cath- ode, d'une anode, et de trois électrodes grilles. Des dispositifs de contrôle analogues 11 à 17 sont connectés respectivement aux antennes 2 à 8. Le potentiel d'anode pour ces dispositifs pro- vient d'une source 18 représentée au dessin comme étant une batte- rie. Des bobines de choc 20 à 26 sont connectées entre les antennes afin d'isoler celles-ci des courants de fréquences radiophoniques.
Si on le désire, huit circuits d'impédance peuvent être utilisés à la place des bobines de choc. La bobine de choc 27 isole la sour- ce d'énergie de l'antenne 8. Une source à haute fréquence est re- présentée schématiquement par le bloc 29. Cette source peut être d'un type quelconque pouvant fournir de l'énergie à haute fréquence aux grilles 30 à 37 provenant respectivement des, appareils de con- trôle 10 à 17. Les voltages appliquées aux grilles 30 à 37 sont
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en phase l'un avec l'autre, et cette condition peut être obtenu par exemple en faisant les longueurs des lignes de transmission 40 à 47 toutes égales.
Si les lignes de transmission ne sont pas em- ployées pour connecter la source à haute fréquence aux grilles des dispositifs de contrôle, d'autres formes bien connues peuvent être employées pour obtenir des voltages en phase. Suivant l'invention, telle qu'elle est représentée fig.3, les antennes 1 à 8 peuvent dif- fuser successivement de la manière suivante.
Une série de voltages modulateurs opèrent sur d'autres grilles associées avec les dispo- sitifs de contrôle 10 à 17 d'une manière telle que le commencement de diffusion dans une antenne suit le commencement de diffusion dans l'antenne adjacente d'un temps égal à un quart de cycle de l'onde modulatrice balayeuse.Sur la fig.3 on a supposé que le commencement de diffusion de l'antenne 2 suit le commencement de diffusion de l'antenne 1, et que le commencement de diffusion de l'antenne 3 suit le commencement dans l'antenne 2, et ainsi de suite pour toutes les antennes. Le terme "onde modulatrice balayeuse" est utilisé puisque ces ondes déterminent la rapidité avec laquelle les antennes sont excitées en série.
Les circuits de contrôle pour provoquer le commencement de la diffusion dans les antennes sont tels que la diffusion a lieu seulement pendant la moitié positive de "l'onde modulatrice balayeuse", ainsi qu'il sera vu par la suite.
Suivant l'arrangement montré fig. 3, pas plus que deux anten- nes ne doivent diffuser en même temps. Pour empêcher la diffusion simultanée de plus de deux antennes, d'autres ondes de blocage ou de contrôle sont appliquées à un ensemble additionnel de grilles dans les dispositifs de contrôle 10 à 17. Ces ondes sont appliquées aux grilles 50 à 57, et les ondes modulatrices balayeuses sont ap- pliquées aux grilles 40 à 47 des dispositifs respectifs de contrôle 10 à 17.
Afin d'expliquer plus facilement le fonctionnement du système, la méthode pour obtenir les ondes modulatrices et de blocage, ou
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les ondes de conditionnement, ainsi que la manière suivant laquelle sont produites et appliquées les dispositifs de contrôle est main- tenant exposée.
On considère à titre d'exemple l'arrangement montré fig.2 où la période de temps de l'onde modulatrice de balayage est de vingt microsecondes. Puisque chaque antenne est excitée à chaque quart de période de l'onde modulatrice balayeuse, le commencement de diffusion d'une antenne sera suivi du commencement de l'autre par un quart de vingt microsecondes, soit cinq microsecondes. Cela correspond à une fréquence de modulation de cinquante Kilocycles par seconde. Des ondes de conditionnement, ayant une période double de celle des ondes modulatrices, sont aussi requises. Cela équivant à une fréquence d'onde de conditionnement de 25 Kilocycles par se- conde. Il convient d'abord de produire l'onde de conditionnement, puis d'obtenir ensuite l'onde modulatrice balayeuse de la deuxième harmonique de Inondé' de conditionnement.
Quatre ondes modulatrices balayeuses séparées en phase de 90 sont requises dans le cas présent De même quatre ondes de blocage et de conditionnement ont un dépha- sage de 90 , et les deux autres ondes ,ont une séparation de phase de 180 des premières ondes. Sur la figure 5 on a représenté les ondes modulatrices de balayage par les courbes A, B, C, D, et les ondes de conditionnements par les courbes M, N, S, T. La partie inférieure de la fig. 3 montre schématiquement par des carrés la manière suivant laquelle toutes les différentes ondes modulatrices balayeuses et les ondes de conditionnement sont obtenues. Cette partie de la fig.3 et les courbes de la fig. 5 doivent être considé- rées ensembles. D'abord une onde de blocage M,de 25 Kilocycles est produite d'une manière convenable quelconque.
Sur la fig.3, l'os- cillateur 60 produit cette onde. Une deuxième onde de blocage N est obtenue en faisant passer le voltage M à travers le déphaseur 61 où l'onde est retardée de 90 . Une troisième onde de blocage S est obtenue en décalant la phase de M de 180 . Ce déphasage est réalisé
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par le dispositif 62. Une quatrième onde de blocage T est obtenue en décalant l'onde N de 180 par le dispositif 63. Des formes quel- conques de déphaseurs bien connues peuvent être utilisées et n'ont pas besoin d'être décrites ici. L'énergie fournie par l'oscillateur 60 est transmise à travers le doubleur de fréquence 64 pour consti- tuer l'onde modulatrice de balayage A.
Cette dernière onde passe à travers un déphaseur de 90 indiqué en 65, et dans lequel elle est retardée de manière à produire l'onde B, tandis que l'onde D est ob- tenue en déphasant l'onde B de 180 en 66. L'onde C- est obtenue de l'onde A en déphasant cette dernière de 180 en 67. On doit noter en passant que les ondes résultantes des déphaseurs de 90 sont re- tardées plutôt qu'avancées.
Des rectificateurs 74 à 77 sont inclus dans les connexions conduisant aux différentes grilles des dispositifs de contrôle. Dans l'arrangement montré fig.3, ces rectificateurs ne sont pas absolu- ment nécessaires, bien qu'ils n'introduisent aucun effet préjudiciable Cependant ils sont désirables dans certains cas, ainsi qu'on pourra le voir par la suite. Les caractéristiques des dispositifs de con- trôle de la fig.3 sont telles que quand les dispositifs fonctionnent, le potentiel des grilles 40 à 47 polarisent, les dispositifs de cou- pure, de sorte que le courant passe dans les diverses antennes seu- lement quand les demi-cycles positifs-- des ondes modulatrices sont appliquées. Les grilles et les cathodes fonctionnent en effet comme rectificateurs, et par suite les rectificateurs additionnels 74 à 77 constituent seulement d'autres rectificateurs en série.
Cependant il y a des types de dispositifs de contrôle, autres que ceux montré fig. 3, qui peuvent être employés, comme par exemple ceux fonction- nant sur le principe des modulateurs équilibrés. Dans les dispositifs de contrôle de ce dernier type, l'emploi"de rectificateurs montrés dans la position de la fig.3 sont essentiels. Les moitiés négatives des courbes A;B,C,D ont été représentées en pointillé pour indiquer que ces ondes sont rectifiées.
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Les limiteurs 90 à 93 sont placés entre les sources de blo- cage M,N,S',T et les grilles 50-51 ; 52-53,54-55, 56-57 des dispo- sitifs de contrôle. Ces dispositifs limitent les énergies de sor- tie des ondes de blocage à une valeur L montrée par les lignes poin- tillées K de la fig.5. Le but de ces ondes de blocage est de con- ditionner les appareils de contrôle de manière qu'ils soient libres de fonctionner tout en permettant aux antennes de diffuser à cer- tains moments, tandis qu'à d'autres moments cette diffusion est em- pêchée. Tout cela se fait en une série déterminée. Les appareils de contrôle ont des caractéristiques telles que les ondes de blocage et de conditionnement en eux-même ne contribue pratiquement à aucune énergie radiodiffusée.
L'enveloppe des ondes radiées modulées est contrôlée entièrement par les ondes modulatrices balayeuses A, B, C, D. Les limiteurs sont utilisés pour réduire les grandes pointes des ondes de blocage qui autrement pourraient provoquer des diffu- sions préjudiciables. La raison pour produire d'abord des ondes de conditionnement de grande amplitude, puis de réduire leur ampli- tude est de réaliser une onde ayant des côtés relativement raides afin qu'elles agissent sur les dispositifs de contrôle pour le cycle complet des ondes modulatrices balayeuses.
D'autres genres d'ondes de conditionnement peuvent aussi être employés. Par exemple, uns onde à spires pratiquement carrées, ayant la forme de la courbe U montrée fig. 5, peut également être employée et être aussi effective que les ondes M.N.S.T.
Considérons maintenant le temps zéro quand l'antenne 1 est la première prête à diffuser. L'onde M est appliquée à la grille 50 et l'onde A est appliquée à la grille 40, l'onde M débloque ou conditionne l'appareil 10, et l'onde A module le courant d'antenne dont la fréquence est contrôlée par l'onde à haute fréquence appliq à la grille 30. A ce moment l'onde M débloque aussi le dispositif de contrôle 11, mais le courant n'est pas diffusé de l'antenne 2 associée, puisque l'onde modulatrice B n'est pas à présent appliquée à la grille 41 du dispositif de contrôle. Semblablement les antennes
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3 et 4 ne peuvent diffuser puisque les ondes C et D ne sont pas maintenant appliquées aux grilles 42 et 43 des dispositifs 12 et 13.
Au temps zéro il semble que l'onde A est aussi appliquée à la grille 44 de 14 qui est associée à l'antenne 5 décalée d'une longueur d'onde de l'antenne 1, et en l'absence de moyens protec- teurs, une diffusion indésirable de l'antenne 5 a lieu. Pour em- pêcher cela, l'onde de blocage S est appliquée à la grille 54 du dispositif 14.
Un quart de cycle après de l'onde modulatrice, l'antenne 2 diffuse puisque à ce moment l'onde modulatrice B est d'abord ap- pliquée à la grille 41. A ce moment l'antenne 1 diffuse à l'am- plitude maximum et l'antenne 2 commence à diffuser. Aucune des autres antennes ne peut diffuser à ce moment puisque leurs dispo- sitifs de contrôle associés sont bloqués, ou bien les ondes modu- latrices ont été à présent appliquées aux grilles des dispositifs de contrôle associés à ces antennes. A un autre quart de cycle suivant, l'antenne 3 commence à diffuser.car l'onde modulatrice C devient justement positive et le dispositif de contrôle 12 a été débloqué par l'onde N qui est aussi devenue positive. A ce moment l'antenne 2 diffuse au maximum d'énergie, l'antenne 1 ayant cesser de diffuser.
Un autre quart de cycle plus tard, l'antenne 4 com- mence à diffuser, et l'antenne 3 diffuse au maximum.
Une analyse de tous les dispositifs de contrôle qui ont été contrôlés en concordance avec les courbes de la fig.4 conduit à la conclusion que plus que deux antennes adjacentes du réseau dif- fusent en même temps, et aussi que la somme des courants de fré- quences radiophoniques diffusés par le réseau reste constant. Ce- pendant, comme chaque antenne du réseau commence à diffuser, la phase de l'onde à haute fréquence est avancée d'un quart de cycle.
On peut voir que la fréquence de l'onde radiophonique dans l'es- pace a été accrue d'un cycle pour chaque balayage de l'onde mo- dulatrice balayeuse. Ainsi qu'il est montré fig.3 la fréquence
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des ondes diffusées a été accrue pour un récepteur placé à la droite de la figure, et a été réduite pour un récepteur placé à gauche de cette figure.
On a aussi montré fig. 3 une source d'ondes représentée par le carré 80, laquelle source sert à moduler le courant diffusé par exem- ple à une fréquence phonique. Cette onde modulatricé est appliquée sur les anodes des dispositifs de contrôle à travers le transforma- teur 81. Un dispositif mesurant la fréquence est placé à une cer- taine distance à droite et en ligne avec le réseau d'antennes de la fig. 3 qui ne répond pas à la fréquence de,la source 29 mais qui est modifiée par la fréquence de l'onde modulatrice balayeuse. Par exem- ple, dans le cas numérique précédemment envisagé, la fréquence de la source 29 sera accrue de 50 Kilocycles par seconde.
Un récepteur placé à un point distant doit donc être sélectif à cette fréquence accrue, et naturellement avec des appareils détecteurs convenables, il reproduira la modulation placée primitivement sur l'onde porteuse par la source 80.
Bien que dans la description précédente du système de la fig.3 pour la propagation des ondes on ait supposé des ante-nnes espacées d'un quart de longueur d'onde, cet espacement n'est pas indispensable et a été simplement choisi à titre d'exemple. Avec un tel espacement, les ondes modulatrices balayeuses requises sont au nombre de quatre et sont déphasées de 90 . D'autres espacements d'antennes peuvent être choisis. Par exemple, si l'espacement est rendu égal à un tier de longueur d'onde, trois ondes modulatrices balayeuses sont utili- sées, déphasées de 120 .
En général le nombre des ondes requises dans un système est égal à la longueur d'onde de la source à haute fréquence divisée par l'espacement entre les antennes mesuré en lon- gueur d'onde;
La figure 4 montre une partie d'un réseau d'antennes récep- trices de caractéristique semblable au réseau transmetteur de la fig. 3. Sur la fig. 4 on a seulement montré deux antennes et leurs
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appareils associés afin d'éviter toute complication de la figure,, L'antenne la est connectée à la terre à travers une impédance 150, et l'antenne 2a est de même reliée à la terre à travers une impé- dance 151. Les grilles 30a et 3 la de deux dispositifs de condi- tionnement 10a et )la sont reliées respectivement aux impédances 150 et 151.
Des ondes modulatrices de balayage sont appliquées aux grillés 40a et 41a, et des ondes de blocage sont appliquées aux grilles 50a et 5 la. Ces courbes peuvent être du même genre que celles montrées fig. 5, et sont appliquées aux diverses grilles des dispositifs à conditionnement, en concordance avec l'arrangée ment montré au bas de la fig. 3. Par exemple l'onde A est appli- quée à la grille 40a, l'onde B est appliquée à la grille 41a, et l'onde de blocage M est appliquée aux grilles 50a et 5 la. Un sys- tème de ce genre est utilisé pour prévoir l'effet d'une antenne réceptrice se déplaçant rapidement à travers l'espace, comme cela est expliqué par la suite en connexion avec la fig.10.
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Le système de propagation d'ondes décrit ci-dessus peut être employé en combinaison avec un autre équipement pour obtenir différents autres résultats, par exemple, on a montré figure 6 un radio-phare formé par une combinaison d'un système tel que celui de la figure 3 avec une antenne non directionnelle, de manière à con- stituer un système diffuseur composé. Le système de propagation d' ondes comprend : un réseau d'antennes composé de huit antennes dif- férentes; un dispositif de conditionnement ou de contrôle connecté à chaque antenne; un générateur d'ondes modulatrices balayeuses et un générateur de blocage tel que cela est représenté (fig.3).
Les antennes et les autres dispositifs sont montrés schématiquement sur la figure 6 par les carrés 1 à 8. Quand un réseau d'antennes de ce genre est actionné, l'onde porteuse n'est pas de fréquence constante pour toutes les directions, mais varie d'une valeur maxi- mum à une valeur minimum, la valeur maximum étant dans la direction suivant laquelle les antennes séparées sont successivement excitées, tandis que la valeur minimum est en direction opposée.
Une antenne séparée est placée près du réseau et est exci- tée séparément à une fréquence comprise de préférence entre les fréquences maximum et minimum de l'onde porteuse diffusée par le réseau d'antennes. Sur la figure 6, cette antenne séparée est re- présentée en 100 et est excitée par exemple à la fréquence F + f/2 cycles par seconde, la fréquence d'excitation pour chaque antenne du réseau étant F, et la fréquence de l'onde modulatrice balayeuse étant f. A une certaine distance du réseau, les ondes porteuses provenant du réseau et de l'antenne séparée se combinent ou s'inter- fèrent pour former des battements. Dans la direction montrée par la flèche 101, la fréquence d'une onde d'espacement du réseau est F + f, et dans la direction montrée par la flèche 102 elle est de F - f.
Quand ces fréquences sont combinées avec F + f/2, la fré- quence de l'antenne 100, la fréquence de battement dans la direction de la flèche 101 est f/2 et en direction opposée est 1 1/2f. A angle droit aux flèches, la fréquence de l'onde diffusée est F puis-
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que toutes les antennes 1 à 8 quand elles diffusent sont en phase.
Quand l'onde diffusée ayant la fréquence F est combinée avec l'onde ayant la fréquence F + f/2, les fréquences,de battement à angle droit avec la flèche est f/2 dans les deux directions.
La fréquence de l'onde porteuse diffusée par le réseau à un angle de 60 avec la direction montrée par la flèche 101 est F + f Cos 60 ou F + f/2. Cette fréquence, qui est diffusée dans la direction montrée par les flèches 103 et 104, se combine avec la fréquence F + f/2 de l'onde diffusée par l'antenne séparée 100, pour former une fréquence de battement résultante égale à zéro.
Une direction le long de laquelle la fréquence de batte- ment est nulle peut être employée comme trajet d'un radio-phare, par exemple, un avion suivant de trajet et ayant un récepteur capa- ble de recevoir une bande de fréquences F + f à F - f indiquera un battement nul sur le trajet et un certain battement hors du trajet.
Si l'avion est hors du trajet ou chemin, le pilote doit simplement voler dans la direction où il trouve une fréquence de battement plus faible pour rejoindre le trajet ou chemin.
Le ou les trajets d'un radio-phare peuvent facilement être changés conformément à l'invention. Tout ce qui est requis est de faire varier la fréquence de l'onde diffusée par l'antenne 100. Par exemple, si la fréquence est changée de la valeur F + f/2 montrée figure 6 à la valeur F + f, le radio-phare détermine seulement une course et cela dans la direction de la flèche 101.
Des principes semblables à ceux exposés pour le cas du radio-phare de la figure 6 peuvent être appliquées à l'arrangement montré figure 7. Sur cette figure, le réseau d'antennes et ses appareils associés sont aussi indiqués schématiquement de 1 à 8.
Une antenne séparée et son équipement de contrôle est montré en 110.
Toutes ces antennes doivent être considérées comme antennes récep- trices. Le réseau est de préférence monté de manière telle qu'il peut tourner de 3600 et est donc capable d'être orienté dans n'im- porte quelle direction.
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Il s'agit maintenant de déterminer de quelle direction une onde de signalisation est reçue.Elle peut venir d'une direction quel- conque, ainsi qu'il est montré figure 7 par les différentes flèches F. Généralement le signal reçu vient d'une seule direction, et en tournant'le réseau d'antennes réceptrices, cette direction particu- lière peut être déterminée de la manière suivante? Une onde d'une source modulatrice balayeuse 111 est employée pour balayer les dis- positifs de conditionnement des antennes, Supposons que la fréquence de l'onde de cette source est f.
Quand le réseau est dirigé vers la source de signalisation ayant la fréquence F, la fréquence appa- rente dans les circuits du récepteur associé avec le réseau d'anten- nes est F + f, Cela suppose naturellement que la direction dans laquelle les antennes du réseau sont successivement amenées est dirigée,vers le point d'émission de l'onde de signslisation. Si le réseau n'est pas dirigé vers le signal reçu, la fréquence développée dans les circuits du récepteur sera F + f Cos e où e est l'angle entre la direction du signal reçu et la direction du réseau d'anten- nes. Le récepteur non directionnel 110 reçoit aussi l'onde de fré- quence F.
Dans le récepteur, cette fréquence est aussi modulée par la fréquence f de la source d'ondes balayeuses, avec comme résultat que la bande latérale F +,f apparatt dans le circuit de départ du récepteur, L'onde porteuse F et l'autre bande latérale F - f sont supprimées.
Les deux fréquences F + f Cos e du réseau et F + f de 1' antenne séparée sont combinées et détectées en 112, dont le circuit de sortie à une fréquence f - f Cos #. Cette fréquence peut être utilisée pour actionner l'indicateur 113. On peut voir que quand la direction de l'onde reçue et celle du réseau coïncident, le cosinus de e est égal à 1, et la fréquence pour actionner l'indicateur est nulle. Des formes quelconques d'appareils capables d'indiquer cette condition de battement zéro sont bien connus. De l'examen de la figure 7, on peut voir qu'il y a seulement une direction dans laquelle cette condition est remplie, et par suite on a réalisé un système
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chercheur de direction dans lequel l'ambiguïté de direction ne se présente pas.
La figure 8 montre un radio-phare comprenant deux réseaux d'antennes et leurs équipement associés, placés à angles droits l'un par rapport à l'autre. Les antennes de chaque réseau sont excitées en phase à la fréquence F et sont établies pour diffuser au moyen d'ondes modulatrices de balayage f. En se basant sur les méthodes discutées en connexion avec les figures 6 et 7, concernant les fré- quences de battement se produisant à une certaine distance des ré- seaux d'antennes, on peut voir qu'il y a deux directions séparées de 180 dans lesquelles la fréquence de battement sera nulle. Le sy- stème de la figure 8 peut donc convenir pour un radio-phare à deux voies ou trajets.
En changeant la fréquence de l'onde modulatrice de balayage d'un des réseaux par rapport à la fréquence de l'onde modulatrice de balayage de l'autre, on prévoit un moyen pour changer la direction dans laquelle le battement zéro aura lieu, et par con- séquent un moyen pour changer la direction des sources.
Considérant maintenant la figure 9, on a représenté un système de communication conforme à l'invention qui prévoit un moyen pour réduire les effets de fading au récepteur. Dans les exemples montrés précédemment, on a supposé que la variation dans la fréquence de l'onde porteuse diffusée sous divers angles vers le réseau d'an- tennes a lieu dans le plan horizontal. Evidemment une onde de fré- quence porteuse donnée défini un cône de révolution dont l'axe coin-. cide avec la direction du réseau. Cela signifie que la fréquence diffusée de l'antenne du système décrit, varie dans un plan vertical de la même manière que ce qui aurait lieu dans un plan horizontal.
On considère maintenant le réseau d'antennes transmettrices et son équipement associé montré en 300 figure 9. On suppose que la direction dans laquelle les antennes du réseau sont successivement excitées sont dans la direction H. Des ondes porteuses ayant des fréquences différentes sont diffusées dans le plan vertical. Si la fréquence à laquelle chaque antenne du réseau est excitée est F, et
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si la fréquence de l'onde modulatrice balayeuse est f comme dans les cas précédemment décrits, les fréquences des différentes ondes dans le plan vertical seront F + Cos e où e est l'angle qui existe entre 7.'horizontal et la direction dans le plan vertical suivant laquelle l'onde porteuse est propagée.
Quelquefois dans les zones supérieures de l'atmosphère, les diverses ondes porteuses sont réfléchies et arrivent éventuellement en un point récepteur montré sur la figure 9 comme une antenne 310.
L'antenne est reliée à un récepteur 311 à large bande dont la largeur est suffisante pour couvrir pratiquement toute la portion du spectre de fréquences des divers ondes porteuses atteignant l'antenne récep- trice. Une série de sélecteurs de'fréquences sont connectés au ré- cepteur à large bande pour choisir celles des fréquences porteuses qui contiennent de préférence le plus d'énergie. Sur la figure on a montré seulement deux sélecteurs 312 et 313, mais il est évident qu' un nombre quelconque de sélecteurs peuvent être utilisés. A chaque sélecteur de fréquences est connecté un détecteur indiqué sur la en figure/314 et 315. Les énergies fournies sont combinées directement et peuvent être amplifiées dans le dispositif montré en 316. L'éner- gie fournie par 316 représente le signal voulu.
Suivant la figure 10, on a représenté un deuxième genre de système de communication employant le principe d'une antenne se dépla- çant rapidement à travers l'espace. En contradiction avec le système montré figure 2 où le transmetteur utilise le réseau d'antennes con- forme à l'invention, le réseau de la figure 10 sert comme récepteur.
Sur la figure 10, une antenne transmettrice 400 est supposée émettre une onde porteuse modulée par des courants phoniques vers le système récepteur 410. L'onde porteuse peut suivre une série de chemins, 1' onde le long de chaque chemin étant réfléchie dans les zones supérieu- res de l'atmosphère, et arrive au système récepteur sous divers angles verticaux. Les ondes porteuses sont toutes de même fréquence au lieu d'avoir des fréquences différentes comme dans le cas de la figure 9.
Comme les ondes porteuses arrivent aux antennes réceptrices
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sous diverses angles, on développe au récepteur une série de fré- quences différentes dépendant de l'angle de réception et de la pério- dicité de l'onde modulatrice balayeuse. Les dispositifs de conditi- onnement et les circuits de contrôle sont donc montrés par le bloc 411 . Toutes les fréquences développées passent vers un amplifica- teur à large bande montré en 412. De cet amplificateur des connexions sont faites vers une série de sélecteurs indiqués de 413 à 416. A chaque sélecteur est connecté un détecteur séparé indiqués de 423 à 426. Les circuits de sortie des détecteurs sont directement combinés dans un dispositif 427.
Le circuit de départ du dispositif 427 transmet le signal,
Il est préférable que les appareils 413 à 416 choississent les fréquences qui contiennent le plus d'énergie, et cela peut avoir lieu en connectant à l'amplificateur à large bande un récepteur à fréquences rythmées montré par le bloc 428. L'énergie fournie par le récepteur 428 est envoyée sur un oscillographe à rayons cathodi- ques 429, lequel indiquera toutes les fréquences développées de 1' onde porteuse par l'antenne réceptrice, ainsi que les amplitudes relatives aux diverses fréquences. Connaissant les fréquences ayant les plus grandes amplitudes, il est possible de régler les sélecteurs 413 à 416 pour choisir ces fréquences par une détection finale per- mettant d'obtenir l'énergie maximum.
On peut voir des figures 9 et 10 et de la description pré- cédente que le système montré dépend des principes de sélection de fréquences afin d'éviter les effets de fading.
La méthode pour annuler le fading est distinctement diffé- rente des méthodes employées précédemment qui font usage d'une série d'antennes géographiquement espacées, ou de systèmes récepteurs très directifs.
On doit observer que les transmetteurs utilisant les prin- cipes de l'invention, diffusent des ondes dont la source est très difficile à déterminer par les méthodes de triangulation, par exemple, un système chercheur de direction placé à une certaine
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distance de la source d'ondes répond seulement à une fréquence par- ticulière dépendant de l'angle entre la direction de propagation des ondes et la direction du.réseau d'antennes produisant ces ondes.
Le chercheur de direction peut seulement déterminer la ligne de propaga- tion des ondes reçues, pour déterminer la position exacte de la source d'ondes par les méthodes de triangulation, un autre chercheur de direction peut aussi déterminer la direction de propagation des ondes reçues par rapport à sa position, Cependant les deux cher- cheurs de direction quoique se basant sur la même source d'ondes, reçoivent réellement des ondes de différentes fréquences, et à moins que quelques modulations caractéristiques ne soient présentes dans ces ondes, il sera difficile pour les dits chercheurs de directions d'être certains qu'ils déterminent par triangulation la même source d'ondes.
Bien que les principes de l'invention aient été exposés ici en considérant quelques types particuliers d'appareils et cer- taines modifications de ceux-ci, il est évident que cette descrip- tion n'est donnée qu'à titre d'exemple et ne limite nullement la portée de l'invention.