Dispositif de radiogoniométrie.
Cette invention a pour objet un dispositif de radiogoniométrie sensible à des signaux ayant la forme d'impulsions de courte durée, transmis par une station émettrice dont on désire déterminer la direction, ce dispositif comprenant deux aériens dont les diagrammes polaires de sensibilité sont décalés de part et d'autre d'un plan, dit plan de référence, autour d'un axe situé dans ce plan et perpendiculaire au plan des diagrammes, déterminant ainsi une direction suivant laque] le l'amplitude des signaux revus est constante.
Les dispositifs de radiogoniométrie sensibles à des signaux transmis sous forme d'impulsions courtes sont connus et l'on sait qu'ils possèdent des avantages lorsque la durée de l'impulsion est courte par rapport à la durée de la période séparant la réception de l'onde directe de celle des ondes réfléchies par les couches E et F, et lorsque l'indication relative à la direction est obtenue au moyen d'un oscilloscope à rayons cathodiques. Certains de ces avantages proviennent du fait que l'indication est donnée sous forme de lignes espacées le long d'une base de temps, les différentes lignes correspondant à l'indication fournie par l'onde directe et par les ondes réfléchies.
On a aussi réalisé des radiogoniomètres utilisant un ensemble de systèmes d'aériens directifs dans lesquels sont prévus des moyens pour connecter le récepteur alternativement à l'un ou à l'autre de ces systèmes d'aériens dont les diagrammes polaires chevauchent un plan de référence. Chacun de ces diagrammes polaires représente l'intensité du signal en fonction de l'orientation du système d'aériens auquel il se rapporte par rapport à la direetion suivant laquelle ce signal lui parvient.
Les points d'intersection des diagrammes polaires de deux aériens directifs déterminent donc une direction suivant laquelle les si gnaux revus par lesdits aériens sont de même intensité.
Dans le dispositif suivant la présente invention, ces deux méthodes de fonctionnement sont combinées.
Le dispositif selon l'invention comprend deux aériens dont les diagrammes polaires de sensibilité sont décalés de chaque côté d'un plan de référence autour d'un axe situé dans ce plan perpendiculaire au plan des diagrammes, déterminant ainsi une direction suivant laquelle l'amplitude des signaux reçus est constante, et des moyens rendant alternativements actifs lesdits aériens correspondant res pectivement auxdits diagrammes polaires, cette commutation s'effectuant à la fréquence des impulsions transmises par la station émettrice dont on désire déterminer la direetion.
Le récepteur comprend aussi de préférence un oscilloscope à rayons cathodiques, des moyens pour dévier le rayon cathodique à la fréquence desdites impulsions pour produire un balayage périodique, et des moyens pour dévier le rayon cathodique dans une di rection perpendiculaire à la direction de balayage, sous l'effet des impulsions successives reçues par l'un ou l'autre des aériens, de facon que la déviation soit d'un côté de la trace de balayage lorsque les impulsions sont reçues par l'un des aériens, impulsions dites alternées, et de l'autre côté de la trace de balayage lorsque les impulsions sont reçues par l'autre aérien, impulsions dites intermédiaires.
Avec un tel arrangement, si l'ensemble des aériens est orienté de façon que ledit plan de référence soit dirigé vers l'émetteur, c'est-à-dire dans la direction de la perpendiculaire au front de l'onde reçue, les traces produites sur les côtés opposés de la trace de balayage et correspondant aux signaux de la station émettrice reçue seront d'égale longueur.
L'ensemble des aériens peut comprendre deux paires de cadres, chaque aérien une paire, disposées de façon que le diagramme polaire de sensibilité de l'une soit déealé d'non angle donné d'un côté du plan de référence et que le diagramme polaire de l'autre paire soit décalé du même angle de l'autre côté du plan de référence autour de l'axe perpendiculaire. Ces deux paires de cadres sont alternativement connectées au récepteur à la fréquence de répétition des impulslons, de façon à ce que l'ive des impulsions transmises soit reçue par l'ive des paires de cadres, la suivante par l'autre paire de cadres, et ainsi de suite.
Dans une forme d'exécution particulière, l'ensemble des aériens peut comprendre une seule paire de cadres sur chaque cadre de laquelle on branche alternativement une résistance, de façon que la force électromotrice (F. E. M.) induite dans le cadre auquel la résistance est branchée soit déphasée, et que le diagramme soit ainsi décalé d'lm côté ou de l'autre du plan de référence, suivant lequel des cadres est shunté par la résistance. La commutation de la résistanee s'effectue à la fréquence de répétition des impulsions, de façon que l'une des impulsions transmises soit reçue lorsque le diagramme est décalé d'un côté du plan de référence, l'impulsion sui- vante lorsque le diagramme est décalé de l'autre côté du plan de référence, et ainsi de suite.
Que l'on emploie une ou deux paires de cadres, la commutation peut être réalisée soit par un commutateur électronique, soit par un commutateur mécanique.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du dispositif selon l'invention; dans l'une, on emploie deux paires de cadres, et dans l'autre, une seule paire de cadres.
La première forme d'exécution sera dé crite en se référant aux fig. 1 à 4, et la se conde en se référant aux fig. 5 et 6.
La fig. 1 montre la disposition géométrique des deux paires de cadres. a est une vue de dessus, b une vue de face, c une vne de côté; les cadres L1 et L2 sont dans le même plan; L3 et L4 dans le même plan; L1 et L4 sont coaxiaux; L2 et L3 coaxiaux; L1 et L3 constituent une paire; L2 et L4 constituent l'autre paire. Les quatre cadres sont supportés par les extrémités d'une traverse B; la traverse est supportée en son centre par le pied P avec lequel elle peut tourner, une poi guée et une échelle graduée S sont prévues respectivement pour faire pivoter l'ensemble et ; pour en indiquer l'orientation.
Les quatre cadres sont disposés perpendiculairement à la traverse qui les supporte.
La fig. 2 montre l'effet de la conunuta- tion alternée. Dans cette figure, (a) montre les cadres L1 et L3 en service, et (c) montre le diagramme polaire résultant pour des champs électriques de faible angle d'incidence, polarisés verticalement; (b) montre les cadres L2 et L4 en service et d montre le diagramme polaire résultant pour des champs similaires. GC montre le tracé de l'arc de grand cercle ou tracé du plan de référence, suivant lequel les signaux sont reçus avec des intensités égales par les deux systèmes de cadres. L'axe de zéro est LA1 pour les cadres L1 et L3, et LA2 pour les cadres L2 et L4.
Les lobes de diagrammes P1 et P2 sont em- ployés pour fournir les indications. On voit que ces lobes sont situés sur les côtés opposés du plan de référence qu'ils chevauchent légèrement.
La fig. 3 montre schématiquement un circuit de réception comprenant un conunuta- teur électronique qui relie alternativement une des paires de cadres, puis l'autre, avec l'entrée du récepteur proprement dit. Dans cette figure, certaines connexions sont interrompues, les points correspondants étant repérés par des lettres; ceci a été fait dans le but de nc pas rendre le dessin confus par la présence de lignes de croisement inutiles. Les cadres sont encore représentés par les mêmes lettres et chiffres de référence que dans la fig. 1.
Des induetanees mutuelles iii sont insérées dans les divers cadres pour éviter des in- duetioeis entre les cadres d'une même paire.
Les cadres L1 et L3 sont connectés en opposition au moyen de feeders non rayonnants aux aux condensateurs réglables Ci et aux grilles de contrôle internes des tubes thermioniques V1 et V3. Les cadres L2 et L4 sont similairement connectés, au moyen des feeders non rayonnants F2, aux condensateurs réglables C2 et aux grilles de contrôle internes des tubes thermioniques V2 et V4.
I, es tubes vu et V3 fonctionnent en push-pull, de même que les tubes V2 et V4; leurs anodes sont reliées par l'intermédiaire de l'enroulement primaire eommun du transformateur
TC dont l'enroulement secondaire est relié au récepteur proprement dit REC. Des tensions de polarisation appliquées aux grilles extérieures d'une manière non représentée suppriment presque complètement les courants anodiques des tubes. L'une des extrémités de l'enroulement secondaire d'un transformateur TS est reliée en commun aux grilles extérieures des tubes V1 et V3, et son autre extrémité est reliée en commun aux grilles extérieures des tubes V2 et V4.
Le point milieu du secondaire du transformateur TS est relié à un point auquel les cathodes des tubes V1 à V4 sont connectées par l'intermédiaire de leurs diverses résistances de polarisation, shuntées par des condensateurs. Grâce à cet agencement, des potentiels alternatifs appliqués à l'enroulement primaire du transformateur TS effectuent la commutation alternée des paires de tubes Vi-V3 et V2-V4.
Le récepteur proprement dit REC est couplé entre les anodes des tubes V1 et V3 ou des tubes V2 et V4, selon laquelle des paires de tubes et, par conséquent, suivant laquelle des paires de cadres est active, par le transformateur TC au secondaire duquel il est relié par la connexion marquée r. Le ré cepteur proprement dit possède deux circuits de sortie J et K. A la sortie J du récepteur, on a une tension pulsatoire redressée: elle est appliquée à un multivibrateur 11V ou à un autre dispositif convenable.
Le inultivibra- teur 11V alimente un circuit I, produisant de préférence une tension sinusoïdale dont la fréquence est deux fois moins grande que la fréquence de répétition des impulsions transmises: deux impulsions sont donc transmises pendant chaque période de l'onde sinusoïdale.
La tension provenant du circuit J est aussi appliquée à un générateur de balayage TB produisant une tension en dents de scie, comme indiqué sous le générateur. Cette tension en dents de scie est appliquée aux éléments de déviation horizontale d'un oscilloscope à rayons cathodiques CRO. A la sortie K du récepteur BEC, on a une tension de fréquence intermédiaire; elle est appliquée à un circuit redresseur CR représenté à la fig. 3a et comprenant deux circuits de blocage TA1 et
TA2. Chacun de ces circuits de blocage com- prend une paire de diodes, soit respectivement dl', dl" et d2', d2". Chaque paire est branchée en série dans deux connexions reliant le secondaire du transformateur T3 et le primaire de chacun des transformateurs
T4, respectivement T5.
Les diodes du circuit TA1 sont connectées dans le sens opposé à celui des diodes du circuit TA2.
Les circuits de blocage TA1 et TA2 sont alimentés en parallèle par une source de signaux rectangulaires appliqués en E. Cette source, représentée en fig. 3b, est constituée par un amplificateur saturé VS, alimenté en courant alternatif de fréquence convenable par le transformateur TS. Le but des signaux rectangulaires est de fournir une tension alternative de polarisation aux diodes des circuits de blocage TA1 et TA2, de façon à rendre alternativement conductrice chacune des paires de diodes.
Les secondaires des transformateurs T4 et T5 sont connectés aux plaques de déviation verticale de l'oscllloscope par l'intermédiaire des redresseurs R1 et R2, et le signal fera dévier le spot alternativement d'un côté ou de l'autre de la trace de balayage, selon qu'il est transmis par l'un ou par l'autre des circuits TA1 et TA2. La tension de sortie de TS est une tension si- sinusoïdale produite à partir des impulsions reçues; elle a donc une fréquence égale à la moitié de la fréquence de répétition de ces impulsions.
Le générateur de balayage est commandé par la même source de tension alternative à la fréquence de répétition des impulsions, de façon que le spot parcoure une trace de balayage complète pendant chaque demi-période de ladite tension alternative. Ainsi donc, l'ensemble des circuits de blocage TAl et TA2 constitue un inverseur qui sert à -inverser la polarité du signal redressé fourni par les redresseurs Rl et R2. I1 est clair qu'ils opèrent en synchronisme avec la commutation des paires de cadres, puisqu'ils sont commandés par la même source de tension sinusoïdale que les paires de tubes.
Le fonctionnement du système est clair sans description détaillée; il suffit de dire que l'effet de la commutation alternative des paires de cadres est de les rendre actives cha cune à leur tour, de façon que les impulsions dites alternées transmises par une station émettrice dont on désire connaître la direction sont reçues sur une paire dont le diagramme polaire est décalé angulairement d'une valeur donnée d'im côté de la trace GC du plan de référence (fig. 2), tandis que les impulsions dites intermédiaires transmises par cette même station émettrice sont reçues sur l'autre paire dont le diagramme polaire est décalé angulairement de la même valeur de l'autre côté de la trace du plan de refé- rence.
Pendant la commutation, le rayon cathodique de l'oscilloscope balaie l'écran à la fréquence de transmission des impulsions,
c'est-à-dire qu'il fait un balayage pendant
qu'une paire de cadres est active et un autre balayage pendant que l'autre paire de cadres
est aetive. Le courant redressé provenant des
redresseurs à une alternance R1 et R2 est
appliqué aux éléments de déviation verticale
dans un sens lorsqu'une paire de cadres est
active, et dans l'autre sens lorsque l'autre
paire de cadres est active; avec le résultat
que les impulsions alternées sont représentées
sur les côtés opposés de la trace de balayage:
elles sont collinéaires.
Si l'ensemble des sys
tèmes d'aériens est orienté de façon que le
plan de référence soit dirigé vers l'émetteur,
les longueurs des traces au-dessus et au-des
sous de la trace de balayage seront égales. On
peut supposer que les deux traces El et E4
de la fig. 3 sont celles produites par l'onde
directe reçue par un tel ensemble de systèmes
d'aériens orienté comme ci-dessus, et que les
traces E2, E5, E3 et E6 sont produites par
les ondes réfléchies.
La fig. 4 montre un dispositif de commu
tation mécanique qui convient pour relier
alternativement avec l'entrée du récepteur
proprement dit une paire de cadres, puis
l'autre. Ce dispositif consiste en un eommu-
tateur entraîné par un moteur illO et com
prenant des segments conducteurs, repré
sentés par des parties hachurées, montés sur
un tambour isolant. Des connexions relient
les points respectifs w, x, IJ et z des feeders
aux balais de contact correspondants du com
mutateur, de façon que d'abord l'une, puis
l'autre paire de cadres soit reliée aux grilles
de contrôle d'ane paire de tubes V12 et V34,
qui fonctionnent en push-pull et débitent sur
le récepteur REC par l'intermédiaire du
transformateur TC.
Comme auparavant, le
récepteur possède deux circuits de sortie J et
K. Le commutateur porte d'autres segments
A par l'intermédiaire desquels la tension de
sortie du redresseur D1 est appliquée alter
nativement en sens opposés aux éléments de
déviation verticale d'un tube à rayon eatho
dique. Pour faire mieux comprendre cette
opération, ces segments sont représentés en
A + 180 après une demi-rotation. Le eom- mutateur remplace ainsi les tubes de commntation et les circuits de blocage de la fig. 3.
La sortie .1 du récepteur débite sur l'anipli- ficateur AM par l'intermédiaire du maltivibrateur MV et du circuit I. L'amplifica- teur AM alimcnte le moteur 110 en courait alternatif synchronisé.
I )cs impulsions sont dérivées d'un élément conducteur séparé TIIC du commutateur pour exciter et synchroniser le générateur de balayage TITI.
Le fonctionnement du dispositif de la fig. 4 est tellement semblable à celui du dispositif illustré en fig. 3 qu'il se passe de des script ion supplémentaire.
La fig. 5 montre schématiquement un circuit de réception comprenant un eommutateur éleetronique convenant à un dispositif n'utilisant qu'une seule paire de cadres. Le commutateur éleetronique comprend deux circuits alternativement bloqués Ti13 et TA4, commandés par la tension sinusoïdale provenant du circuit @, de la même manière que les tubes V1 à V4 de la fig. 3.
Les circuits de blocage TA3 et TA4 sont alimentés en opposition de phases par un enroulement secondaire du transformateur TS, de façon à fournir des tensions de polarisation rendant les diodes D3 et D4 alternative n eut couductrices. Si un retard appréciable s'introduisait entre les différentes fonctions de commutation, un simple circuit de déphasage pourrait être intercalé à l'entrée du transformateur alimentallt les circuits TA3 et TA4.
Dans cet arrangement, de même que dans celui de la fig. 4, les tubes V12 et V34 servent uniquement de tubes de couplage et d'amplification. Les circuits de blocage TA3 et Til4 alimentent alternativement les redresseurs D3 et D4 branchés chacun en série avec une résistance séparée R3 et R4 respectivement, le tout étant branché en parallèle avec chacun des deux cadres L5 et L6 de l'ensemble des cadres. La polarisation alternée des deux redresseurs D3 et D4 connecte effectivement les résistances R3 et R4 aux homes de chacun des deux cadres, de façon à changer la phase de la F. E.
M. résultante du système de cadres et, par conséquent, à décaler le diagramme polaire alternativement d'un côté et de l'autre du plan de référence. il faut remarquer que, dans ce dispositif, les deux cadres sont coaxiaux et que leur diagramme polaire naturel, cu l'absence de la résistance R3 on R4 branchée sur l'un d'eux, est orienté dans la direction du plan de référence. Pour le reste, le circuit est similaire en tous points à celui de la fig. 3, de même que le fonction- nement et la façon dont l'indication est fournie par l'oscilloscope à rayons cathodiques.
La fig. 6 montre comment on peut appliquer la commutation mécanique à un système utilisant une seule paire de deux cadres. Le branchement des résistances en parallèle avec les cadres respectifs est effectué au moyen des segments K5 et K6 décalés de 1800 l'un par rapport à l'autre. Pour le reste, le circuit est très similaire à celui de la fig. 5, de même que le fonctionnement et la présent a tison.
Il est évident que, dans toutes les formes d'exécution décrites ci-dessus, la trace produite par la réception des deux impulsions successives sera une ligne perpendiculaire à la trace de balayage, une partie de la ligne apparaissant d'un côté de la trace de balayage et l'autre partie apparaissant de l'autre côté de celle-ci. Si l'ensemble des systèmes de cadres est correctement orienté pour la réception de signaux équivalents, les deux parties de la ligne seront égales, et cette égalité sert à indiquer l'orientation correcte. La trace produite par la réception d'ondes réfléchies sera décalée le long de la trace de balayage, à cause du chemin plus long parcouru par ces ondes. Elle apparaîtra comme une série de lignes, une partie de chacune apparaissant d'un côté de la trace de balayage, l'autre partie apparaissant de l'autre côté.
Elles seront probablement dissymétriques par rapport à la trace de balayage.
Dans un dispositif utilisant deux paires de cadres, la détermination du sens est effectuée en branchant, au moyen d'un interrupteur 51V, une résistance BW, en parallèle avec un des cadres (voir fig. 4). Après avoir orienté l'ensemble de cadres de façon à obtenir des parties de ligne de même longueur de part et d'autre de la trace de balayage, on branche la résistance RW en parallèle avec un des cadres: Si la partie de ligne correspondant au système de cadres dont celui-ci fait partie s'allonge, la direction indiquée est correcte; si cette partie de ligne se raccourcit, il faut ajouter 180 à la direction indiquée pour obtenir la direction recherchée.
Dans un dispositif utilisant mie seule paire de cadres, un système de lever de doute n'est pas indispensable; il suffit de faire pivoter l'ensemble de cadres, dans le sens des aiguilles d'une montre, d'non angle équivalent au décalage du diagramme polaire produit par la résistance R3 ou R4 tont en observant les caractéristiques des traces de retour sur l'oscilloscope à rayons cathodiques CRO.
Dans une variante d'exécution du dispositif selon l'invention, à chaque cycle complet de commutation correspondant à deux impulsions snccessives, succède un cycle complet de même durée employé-à produire suffisamment d'énergie pour le cycle complet suivant qui est de nouveau un cycle de com- mutation, et ainsi de suite. De la sorte, le fonctionnement du système est amélioré par le fait qu'une période d'accumulation d'énergie, d'une durée égale à deux périodes d'impulsion, précède chaque période de mesure proprement dite et permet d'effectuer le cy cle de commutations suivant dans les meilleures conditions. Ce mode de fonctionnement est obtenu en inversant les connexions normales des cadres après chaque cycle eomplet.
Les cadres étant connectés normalement, leur énergie différentielle fournit l'indication de la direction, mais sa valeur absolue est faible.
Si les connexions sont inversées, l'énergie reçue est considérable, mais ne contient évidemment aucune indication utile. Grâce à cette commutation, imposée au dispositif après chaque période complète d'une durée de deux périodes d'impulsion, on obtient l'énergie pulsatoire requise - pour le fonctionnement du multivibrateur, des circuits de blocage, etc.
Un inverseur permet de remplacer l'énergie pulsatoire fournie par le récepteur par celle d'un oscillateur à commande manuelle lorsque l'effet de synchronisation du générateur de tension sinusoïdale par l'impulsion reçue n'est pas suffisamment net. Lorsque eet oscillateur est en service, il faut synchroniser soigneusement le cycle de commutation avec les impulsions transmises. Ce dispositif additionnel permet d'effectuer la synchronisation sans utiliser les impulsions transmises par la station émettrice dont on recherche la direction.