Aérien pour repérage par ondes ultra-courtes.
L'invention se rapporte à un aérien pour explorer l'aire d'un secteur prédéterminé dans un plan donné au moyen d'ondes électromagnétiques nltra-eourtes et utilisant l'énergie d'ondes électriques réfléchies par des objets éloignés situés dans ladite aire pour déterminer leur éloignement et leur direction.
Les appareils connus de nature semblable présentaient l'inconvénient que le faisceau d'exploration n'était pas assez directif ou assez puissant pour fournir une indication exacte de l'éloignement et de la direction d'objets très éloignés ou pour distinguer nettement des objets très voisins l'un de l'autre, tels qu'un navire enncmi et le petit nuage produit par un obus explosant dans son voisinage.
Dans le but de supprimer ces inconvénients et d'obtenir une installation compacte pouvant être utilisée sur les navires, l'aérien selon la présente invention est caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs antennes formées de tiges, lesdites antennes étant juxtaposées et reliées à un dispositif émetteur-récepteur par un ensemble de déphaseurs rotatifs montés en tandem et destinés à prodnire un déphasage progressif, variant eyeliquement, des courants distribués aux différentes antennes, dans le but de balayer le secteur par un faisceau d'ondes à forte directivité.
L'espacement entre les antennes adjacentes est déterminé de préférence de telle façon que la largeur angulaire du lobe maxi inum des antennes soit plus grande que l'espacement angulaire entre les grands lobes adjacents du facteur d'espace de l'aérien, mais plus petite que l'espacement angulaire entre les grands lobes alternés du facteur d'espace de l'aérien, empêchant ainsi le faisceau d'ondes de varier sensiblement d'intensité quand il balaie l'aire du secteur. Pour la compréhension du terme facteur d'espace , on se reportera à un article de S. 9. Schelku- noff dans le Bell System Technical Journal de janvier 1943.
La forme d'exécution préférée d'aérien qui sera décrite plus loin comporte des antennes comprenant chacune plusieurs tiges diélectriques, reliées en parallèle pour former un ensemble en forme de fourche ( trident ), et l'aérien comprend deux dispositifs partiels de telles antennes connectées en parallèle, les antennes d'un dispositif partiel alternant avec celles de l'autre dispositif partiel. Les courants d'excitation pour les antennes suc- cessives sont de préférence fournis par des guides d'ondes présentant des ouvertures de dimensions telles que les courants ont des amplitudes échelonnées, cette amplitude étant maximum pour les antennes centrales et minimum pour les antennes situées sur les bords.
Une des formes d'exécution de l'aérien suivant l'invention comprend quatorze antennes à trident réunies transversalement, chaque antenne consistant en trois tiges de ma- tière diélectrique solide telle que du polystyrol, désignées plus loin par le terme tiges multiples ( polyrods ). L'espacement horizontal entre les tridents est approximative- ment de deux longueurs d'onde mesurées dans l'air, et l'espacement vertical entre les tiges adjacentes de chaque trident est d'environ 2,7 longueurs d'onde mesurées dans l'air.
En supposant que la longueur d'onde moyenne utilisée est de 9,80 centimètres, la longueur totale de l'aérien est légèrement supérieure à 26 longueurs d'onde, c'est-à-dire environ 2,5 mètres. L'ensemble transversal de quatorze tridents est divisé en deiix dispositifs partiels de sept tridents, les tridents alternés étant compris dans le même dispositif partiel. Les deux dispositifs partiels constituent en fait des dispositifs complexes réglables séparément connectés en parallèle, et chaque dispositif partiel comprend une série de six déphaseurs pour guides d'ondes réglables, espacés le long d'lm embranchement ou guide d'ondes de dispositif partiel. En considérant chaque moitié de chaque dispositif partiel, les déphaseurs sont connectés en série.
Comme exposé plus bas, les déphaseurs fonctionnent pour obtenir une distribution de phase uniformément progressive pour les courants dans les tridents. Les guides de branchement sont connectés chacun en son point milieu à différentes extrémités d'un guide d'ondes auxiliaire qui comprend un déphaseur pour guide d'ondes réglable et chaque guide de branchement est connecté en son point milieu à l'antenne centrale de son dispositif partiel. Un feeder ou guide de trident est compris entre chaque trident et le guide de son dispositif partiel, et les orifices anx jonctions du guide de trident et du guide de dispositif partiel sont proportionnés de façon à réaliser une distribution d'amplitude triangulaire échelonnée pour les quatorze courants dans les tridents.
Un appareil de transmission qui comprend un émetteur-récepteur du type à im- pulsions, un circuit réglable à retardement et un tube indicateur à rayons cathodiques, est connecté au moyen d'une ligne coaxiale ou guide d'ondes principal au point central de la voie du guide d'ondes auxiliaire. De meme, des boucles égalisatrices de guides d'ondes sont placées dans chaque dispositif partiel entre les guides de branchement et les tridents intermédiaires, de sorte que les quatorze passages ou voies diéleetriques qui s'étendent du dispositif émetteur-récepteur à travers les déphaseurs jusqu'aux quatorze tridents sont sensiblement égaux comme longueur électrique et déterminent des temps de parcours égaux.
Des moyens de commutation sont prévus pour réaliser soit une classe A (distance sans direction), soit une classe B
(direction et distance) d'indications de radar sur l'écran du tube. Un moteur est prévu pour faire tourner à vitesse constante de facon simultanée et continue les douze rotors des déphaseurs dans les deux postes et pour faire tourner le rotor du déphaseur auxiliaire à la moitié de la vitesse mentionnée. Pour la classe A d'indications, les douze rotors tournent très lentement, par exemple à un tour par minute, et pour la classe B, ils tournent très vite, par exemple à plusieurs centaines de tours par minute.
Les boucles égalisa trices, les guides d'ondes, les déphaseurs de guides d'ondes ainsi que les arbres commandés par le moteur et associés sont disposés dans une enveloppe métallique compacte, dont la paroi antérieure supporte les tiges multiples (polyrods). L'enveloppe est supportée gyroscopiquement au sommet de la tourelle directrice des canons d'un cuirassé.
De plus, l'enveloppe peut être mise en rotation dans un plan horizontal et inclinée dans un plan vertical perpendiculaire à l'axe longitudinal du dispositif d'antennes.
En fonctionnement, des ondes centimétriques sont émises par le dispositif d'exploration dans des directions angulaires successives comprises dans im secteur territorial azimutal prédéterminé, par exemple dans un secteur de 30 degrés; les impulsions, renvoyées au dispositif d'exploration par réflexion sur des cibles ou des objets comme des avions, des bâtiments, des contours de terrains, des rives de fleuves ou des côtes mari times, sont transmises au tube indicateur à rayons eathodiques. Une trace produite sur l'écran du tube indique la direction azimutale et la distance des divers objets réfléchissants, permettant ainsi une représentation par image lumineuse du secteur exploré.
De fanon plus précise, les déphaseurs tournants fonctionnent en faisant varier eyeliquement et d'un mouvelllent continu la distribution ou relation de phase uniformément progressive des courants dans les tridents, ce qui oblige le lobe primaire de la caractéristique du facteur d'espace à traverser, en le balayant, le lobe maximum de la caractéristique des tridents.
Par conséquent, le lobe principal de la caractéristique directionnelle résultante, lobe qui est égal au produit du lobe du facteur d'espace primaire et du lobe maximum des tridents, balaye le secteur de 30 degrés à explorer à raison d'environ. 600 balayages par minute. Etant donné que l'espaeement des tridents est choisi avec soin, l'espacement angulaire entre les lobes des factenrs d'espace primaire et secondaire est sensiblement le même que la largeur angulaire du secteur que l'on désire balayer.
également, en partie à cause de l'espacement entre les lobes des facteurs d'espace mentionnés et en partie à cause de la largeur et de la forme de la région centrale on efficace du lobe de trident maxi- mum, une indication complètement exempte d'ambiguïté est obtenue pour la région centrale de 20 degrés du secteur de 30 degrés à balayer, tandis que les indications pour les zones marginales de 5 degrés restent un peu floues. En vertu partiellement de la longueur et du nombre des antennes, le lobe résultant du système est extrêmement étroit, par exemple de 2 degrés pour le point à mipuissance, d'ou résulte un degré séparateur excessivement élevé pour l'image représentative.
Du fait que la pointe du lobe masimnm est relativement émoussée, l'intensité du lobe principal résultant varie peu pendant le balayage. En outre, vu que le gain de chaque tige multiple par rapport à une antenne à ondes courtes de référence standard est relativement élevé et que le gain combiné des trois tiges multiples constituant le trident de base est encore plus élevé, le gain total de l'antenne de radar dans la direction perpendiculaire au dispositif d'antennes transversal est remarquablement élevé, de sorte que l'on obtient une exploration précise à grande distance.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'aérien selon l in- vention.
La fig. 1 est une représentation mécanique schématique et
la fig. 2 une représentation électrique sehématique d'une forme d'exéeution de l'objet de l'invention.
La fig. 3 est une viie partielle d'un cui- rassé équipé avec le radar représenté aux fig. 1 et 2.
Les fig. 4 et 5 sont des images-types obtenues avec des tubes à rayons cathodiques fonctionnant en relation avec le dispositif des fig. 1 et 2.
La fig. 6 sert à expliquer le fonctionnement dudit dispositif.
La fig. 7 représente les caractéristiques directionnelles planes verticales transversales, et
les fig. 8, 9 et 10 représentent les caractéristiques directionnelles planes horizontales de l'antenne utilisée aux fig. 1 et 2.
La fig. 11 est une courbe montrant les zones de balayage ou exploration non ambi guës, et celles légèrement ambiguës dans le plan azimutal pour le dispositif des fig. 1 et 2.
La fig. 12 représente un secteur azimu- tai exploré, et
la fig. 13 montre une vue représentative typique du secteur exploré de la fig. 12.
Description du dispositif.
Dans les fig. 1, 2 et 3, le signe de réfé rence 1 désigne un dispositif d'antenne ayant un axe longitudinal 2 et un axe transversal 3, le dispositif 1 étant connecté par une ligne coaxiale 4 à l'émetteur-réeepteur 5. Le svs- tème 1 comprend quatorze antennes ou tridents 6 espacés horizontalement le long de l'axe 2, chaque antenne comportant trois, élé ments d'antennes diélectriques espacés verticalement 7.
La distance horizontale H de deux antennes adjacentes 7 est de deux longueurs d'onde de 9,8 cm mesurées dans l'air, et la distance verticale V des éléments 7 est de 2,7 longueurs d'onde dans l'air, correspondant à 2,00 longueurs d'onde dans le guide-d'on- des. Les éléments diélectriques 7 en polystyrol sont de section circulaire.
En se reportant particulièrement à la fig. 2, le dispositif 1 est divisé en deux dispositifs partiels À et B, les sept tridents 6 désignés par As, À2, A1, no, À4, As et A6 formant le dispositif partiel A, et les sept autres tridents B3, B2, Bi, Bo, B4, B5 et Bg formant le dispositif partiel B.
Le dispositif partiel A comporte une série C de six déphaseurs pour guides d'ondes réglables 8 désignés, de gauche à droite par C5, C2, Ci, C4, C5 et CÛ, ainsi qu'un réseau de guides d'ondes à branchement rectangulaire pour ce dispositif partiel 9, et le dispositif partiel B comprend une série D de déphaseurs réglables analogues aux déphaseurs 8 désignés par D3, D2, D1, D4, Ds et D6, ainsi qu'un réseau de guides d'ondes à branchement rectangulaire 10.
Chaque déphaseur 8 comporte un plateau rotatif centrla ou rotor 11 et deux plateaux extrêmes fixes 12 et 13, dont l'im est un po lariseur circulaire pour convertir une onde à polarisation linéaire fixe en une onde à polarisation circulaire ou à rotation linéaire, et dont l'autre est un dépolariseur pour convertir une onde polarisée circulairement en une onde à polarisation linéaire fixe, les plateaux terminaux identiques fonctionnant comme polariseurs ou dépolariseurs suivant la direction de la propagation des ondes dans le déphaseur, c'est-à-dire suivant que le système d'antennes reçoit ou transmet des impulsions à haute fréquence.
Dans le cas de chaque trident 6, les trois tiges effilées 7 sont connectées chacune, par un guide d'ondes cylindrique court particulier, rempli d'air, ou élément de couplage 14 compris dans la monture d'une tige 7 et par un transformateur séparé d'adaptation d'impédance 15, à un seul guide d'ondes rectangulaire 16. Les trois guides d'ondes 16 sont connectés, par un transformateur combiné et distributeur de charge 17, à un guide d'ondes rectangulaire 18.
Considérant le dispositif partiel A, les sept guides d'ondes 18 sont connectés au guide commun 9, le trident central AO étant connecté directement; les tridents Al et A4 étant connectés chacun respectivement par un seul déphaseur
Cl et C4; les tridents A2 et A5 étant connectés respectivement par deux déphaseurs, à savoir C2 en tandem avec Ci, et C4 en tandem avec C5, et les tridents As et A0 étant con nectés chacun respectivement par trois déphaseurs, à savoir Cs en tandem avec C2 et CI, et Cg en tandem avec C5 et C4, au point milieu 19 du guide d'ondes 9.
De façon analogue, dans le dispositif partiel B, le trident central Bo est connecté directement, les tridents adjacents B1 et Bq sont connectés chacun par un seul déphaseur, les tridents adjacents suivants B2 et B5 sont connectés chacun par deux déphaseurs en tandem, et les tridents restants ou extrêmes B8 et B6 sont connectés chacun par trois déphaseurs en tandem, an point milieu 20 du guide 10.
Le chiffre 21 désigne un guide d'ondes rectangulaire auxiliaire qui s'étend entre les points milieux 19 et 20 des guides 9 et 10 et qui comprend un déphaseur rotatif de guide d'ondes auxiliaire 22 du type prémentionné.
La ligne coaxiale 4 est connectée au point milieu 23 du guide auxiliaire 21, le couplage à la jonction étant du type à impédance d'adaptation. Par conséquent, le dispositif d'antennes est formé de deux dispositifs partiels distincts A et B montés en parallèle, chacun des dispositifs partiels et le système 1 considéré comme un tout, étant disposés transversalement. Un déphaseur et im trident de chaque dispositif partiel, excepté un, sont intercalés entre des tridents adjacents de l'autre dispositif partiel.
Chaque guide d'ondes 18 associé avec les deux tridents centraux Ao et Bo est connecté à ses guides 9 et 10 et au guide auxiliaire 21 par un raccord de guide d'ondes en X 24.
Chaque guide 18 pour les tridents intermédiaires A1, A4, A2, A5 et BI, B4, B2, B5 est connecté à son guide 9 ou 10 par un raccord de guide d'ondes en T 25; chaque guide d'ondes 18 pour le trichent extrême -Is, A6 et Bs,
B6 est connecté directement à son guide 9 on 10. Près de chaque raccord en X ou en T, il peut y avoir une ou plusieurs impédances de dérivation (non représentées), en regardant à partir du déphaseur adjacent vers les tiges multiples, de manière que l'impédance d'entrée du raccord 25 en T soit adaptée aux Oui des des déphaseurs 9 ou 10.
A chaque extrémité des déphaseurs 8 et 22, un transformateur 27 est monté pour adapter les impédan- ces < in guide d'ondes circulaires que forment les déphaseurs aux sections rectangulaires adjacentes des guides 9 et 10, respectivement au guide auxiliaire 21. De même, comme indiqué par les flèches 29 du côté gauche de la fig. 1, les ondes transmises entre la ligne 4 et le guide 21 et établies dans les tiges 7 sont polarisées verticalement, les ondes utilisecs étant du type H11.
Par une disposition appropriée des ouvertures ou orifices de guides d'ondes aux raccords en X et en T, les courants des ondes ditribuées aux tridents intermédiaires et par conséquent à tous les tridents de chaque dispositif partiel, sont adaptés et réglés pour obtenir une distribution de puissance à gradins de forme générale triangulaire pour le système entier, comme montré par les flèehes 26 de différentes longueurs en haut de la fig. 2.
De la sorte, dans chaque dispositif partiel, les amplitudes des courants dans les tridents décroissent uniformément dans les deux sens, gauche et droite, à partir du trident central, l'amplitude du cou- rant dans le trident central étant la plus grande et les amplitudes de courant étant les plus petites dans les tridents extrêmes, et les dispositifs partiels d et B ayant la même distribution d'amplitudes triangulaire.
De façon précise, les amplitudes de courant dans les tridents A3, B3, A2, B, A1, B1, Ao, B0, da,
B4, A5, B5, A6 et B6 sont de préférence res pectivement de 7,5; 7,5; 9; 9; 10,5; 10,5; 12; 12; 10,5; 10,5; 9; 9; 7,5 et 7,5.
Bien que, de préférence, la longueur d'onde utilisée soit maintenue constamment à la valeur choisie, par exemple 9,80 cm, les guides d'ondes et les tiges multiples sont con c us pour un fonctionnement efficace sur une bande de longueurs d'ondes ultra-courtes de 9,70 à 9,90 cm. De plus, afin d'assurer un fonctionnement convenable au-delà de la bande de longueurs d'ondes, des boucles 30 sont établies dans deus des trois guides de tridents 18 et s'étendent du point milieu 19 on 20 aux trois tridents de chaque moitié de chaque dispositif partiel A ou B, de fanon à égaliser les temps de propagation dans les guides susmentionnés 18 et, par suite, à égaliser ces temps pour les quatorze guides de tridents 18.
Si l'on considère les trois tridents dans chaque moitié de chaque dispositif partiel, la différence de longueur électrique s pour les passages de deux tridents adjacents est plus ou moins proportionnelle à l'éearte- ment matériel entre les tridents et à la lontueur électrique efficace additionnelle introduite par le déphaseur 8 intercalé avec les deux transformateurs associés 27.
Donc, si l'on considère le système complet 1, les bou- elles égalisatrices 30 associées avec les tridents centraux Ao et B0 ont chacune une longueur électrique d'environ 3S, les boucles 30 con nectées aux tridents adjacents suivants A1, A4, Bi, B4 ont une longueur électrique d'environ 2S, et les boucles connectées aux tridents restants A2, As, B2, B5 ont une longueur électrique d'environ S. Comme la ligne 4 est connectée au point milieu 23 du guide auxiliaire 21, le dispositif émetteur-récepteur 5 est connecté aux quatorze tridents par des passages diélectriques de longueurs égales assurant des temps de propagation approximativement égaux.
Le chiffre 31 désigne un moteur qui peut tourner à faible ou à grande vitesse accouplé par un arbre principal et les trois roues dentées égales 33 aux deux arbres de transmission 34, chaque arbre portant des roues dentées égales 35 qui commandent les roues dentées 36, dont chacune est solidaire d'un rotor 11 des déphaseurs 8. Le rapport de transmission des roues 35 et 36 est de 1 à 1, de sorte qu'eu fonctionnement, les rotors des déplia- seurs 8 des dispositifs partiels tournent de façon continue et simultanée à la vitesse constante du moteur.
Le chiffre 37 désigne une roue d'engrenage montée sur l'lm des arbres 34 et reliée à la roue d'engrenage 38 qui est associée avec le rotor 11 du déphaseur auxi- liaire 22, le rapport de transmission des roues 37 et 38 étant de 1 à 2, d'où il résulte que le rotor 11 du déphaseur 22 est entraîné à mivitesse des rotors des déphaseurs 8. Dans une forme particulière d'exécution avec le moteur 31 à grande vitesse pour la classe B d'indications, le moteur et les rotors des déphaseurs 8 tournent à environ 600 tours par minute, et le rotor du déphaseur 22 à environ 300 tours par minute.
Avec le moteur à faible vitesse, poin la classe A d'indications, la vitesse de rotation pour les déphaseurs en tandem et le déphaseur auxiliaire 22 est de 1 tour par minute, respectivement de 3/2 tour par minute.
L'appareil de transmission 5 comporte un dispositif émetteur-réeepteur 39 relié à la ligne 4 pour fournir au système 1 et en recevoir des impulsions d'ondes centimétriques, un tube indicateur à rayons cathodiques ou oscillographe cathodique 40, et un dispositif retardateur 41 réglable à liquide, comprenant, par exemple, une paire de cristaux piézoélectriques distants l'un de l'autre dans un fluide transmettant les ondes, tel qu'un mé- range d'éthylène, de glycol et d'eau, a distance entre les cristaux étant réglable; ce dispositif 41 est relié par le conducteur d'impulsions de référence 42 à l'émetteur-récepteur 39.
L'appareil 5 comprend aussi ini circuit 43 (appelé stepping circuit ) servant à déplacer la trace horizontale des rayons cathodiques et dont le fonctionnement sera décrit plus loin, connecté au dispositif retardateur 41, un commutateur à cinq pôles 44 connecté au tube indicateur 40 par plusieurs fils et au récepteur du dispositif 39 par le conducteur d'impulsions reçues en écho 45. Le tube 40 est connecté au dispositif 41 par le commutateur 44 et le conducteur d'impulsions de référence 46, pour la classe B d'indications et, alternativement, par le commutateur 44 et le conducteur d'impulsions de référence 47, pour la classe A d'indications, le circuit 43 étant inclus dans le conducteur 47 et utilisé seulement pour la classe A.
L'ajustement du circuit retardateur 41 peut être fait à la main au moyen de la manivelle 49 associée à l'arbre 50 et aux engrenages 51.
Un compteur 52 est monté sur l'arbre 50 pour déterminer la distance en mètres. Le tube indicateur 40 comprend la cathode 53, la grille 54, l'anode 55, l'électrode de convergence 56, les plaques horizontales 57 et 58, les plaques verticales 59 et 60, un écran rectangulaire 61, les plaques 58 et 60 étant reliées à la terre 62. Comme indiqué précédemment et expliqué plus en détail ci-dessous, la classe B (fig. 4) et la classe A (fig. 5) d'indications peuvent être obtenues alternativement sur l'écran 61 du tube indicateur 40 par des manoeuvres appropriees du commu- tateur 44.
Le chiffre 63 désigne un générateur de courant en dents de scie commandé à partir du dispositif 39 par le conductenr 64 et agencé pour être connecté par le fil 65 et le commutateur 44 au tube 40 pour produire un balayage horizontal du faisceau de rayons cathodiques, pour la classe A d'indications.
Le chiffre 66 designe un autre générateur de courant en dents de scie commandé avec le fil 67 à partir du dispositif 39 et connecté par le fil 68 et le commutateur 44 au tube 40, afin d'obtenir un balayage vertical sur l'écran 61 du tube 40, pour la classe B d'indications. Le chiffre 69 désigne un autre générateur de courant en dents de scie connecté par le fil 70 et le commutateur 44, afin d'obtenir un balayage horizontal pour la classe B d'indications. Le circuit de réglage pour le générateur 69 comporte un disque isolant 71 monté sur un arbre auxiliaire 73 et muni d'un bras radial conducteur 72, l'arbre étant mené par le moteur 31 à l'aide du mécanisme d'engrenage 74, de rapport 1 à 1.
A un certain moment pendant un tour du moteur 31, les fils 75 et 76 du circuit de commande sont court-circuités par le contact 77 et le bras 72, d'où il résulte que le balayage produit par le générateur 69 est synchronisé à la fois avec la rotation des déphaseurs 8 et le balayage du lobe d'antenne d'exploration, comme il sera expliqué plus en détail. Le e chiffre 78 désigne un disque à secteurs comprenant quatre petits secteurs isolants d'égale grandeur 79; 80, un grand secteur isolant et 81, 82, 83, 84 et 85, des bras conducteurs radiaux. Le disque 78 est monté sur l'arbre 73 qui l'entraîne, et les bras radiaux sont connectés par le fil 86 à la batterie 87.
Le chif fre 88 désigne un contact qui s'engage succes- sivement avec les bras 81 à 85 et qui est con necté avec le fil de contrôle des indications azimutales 89 par le commutateur 44 à l'oscillographe 40, quand le commutateur 44 est en position de classe B. Les secteurs 79 ont chacun 60 degrés, et le grand secteur 80 à 120 degrés, les bras 81 à 85 ayant chacun une largeur d'environ 2 degrés correspondant à une trace verticale du faisceau cathodique dans le tube 40. Sur l'écran 61, les lignes d'angles azimutales ou traces verticales représentent les angles azimutaux de -10, -5, 0, +5 et +10 degrés correspondant respectivement aux bras 81 à 85 du disque 78.
Comme représenté en fig. 1, chaque tige 7 est portée dans une douille élastique 90 fixée sur la paroi antérieure 91 du bâti de l3an- tenne 92, et les quarante-deux tiges 7 font saillie hors de cette paroi verticale. D'autre part, comme montré fig. 3, le bâti 92 est monté d'ordinaire au sommet du mât ou de la tonrelle d'un croiseur 93, au-dessus du chercheur de portée optique 94 et de l'appareil de télépointage des canons 95. Des moyens (non représentés) sont prévus pour incliner et faire tourner le bâti 92 autonr de l'axe longitudinal 2, dans le plan de l'axe transversal 3 du système, comme indiqué par la flèche courbe à deux pointes 96 (fig. 1) et pour faire tourner le bâti dans le plan azimutal, comme indiqué par les flèches 97 (fig. 1 et 3).
Fonctionnement de l'exploration.
Supposant pour le m
L'action de l'antenne réceptrice est la même que celle de l'antenne émettrice, en vertu du théorème dit de réciprocité et le lobe effectif récepteur maximum, le grand lobe du facteur d'espace récepteur et le lobe récepteur résultant principal sont identiques aux lobes d'émission correspondants. Des impulsions ou des ondes frappant des objectifs comme des navires, des côtes, etc., sont réfléchies sur le système d'antennes 1 et traversent les déphaseurs 8 et 22, ainsi que les guides associés pour parvenir enfin au récepteur du dispositif 39. En même temps que l'émission de chaque impulsion rayonnée, inie impulsion de référence synchrone est distribuée par le fil 42, et à travers le dispositif 41 et le commutateur fermé 44, à l'oseillo- graphe 40.
L'impulsion reçue ou éeho est transmise directement, par le fil 45 et le com- mutateur 44, à l'oscillographe 40. Le commutateur 44 étant en position classe B, l'angle azimutal d'entrée ou direetion des impulsions réfléchies, ainsi que la moitié de l'intervalle de temps entre l'émission et le retour des impulsions correspondants à l'éloignement du ou des objectifs peuvent être déterminés à l'aide du dessin obtenu sur l'écran 61 de l'oscillographe 40. Si le commutateur 44 est en position classe A, seul l'éloignement est indiqué sur l'écran 61.
Fonctionnement en tandem des déphaseurs.
En supposant que le moteur 31 (fig. 1 et 2) tourne, le déphasage (2#) produit par chaque déphaseur 8 est le double de celui (#) produit par le déphaseur 22, puisque les rotors 11 des déphaseurs 8 tournent à vitesse double du rotor 11 du déphaseur 22. A la fig. 2, la grandeur et le sens du déphasage produit par tous les déphaseurs est indiqué par les caractères $2, -2a, et - inscrits à côté des déphaseurs, les déphasages de sens opposés étant obtenus en orientant convenablement les parties polarisantes et dépolarisantes des déphaseurs.
En particulier, les tiges des polariseurs et des dépolariseurs des déphaseurs de retard sont en quadrature spatiale par rapport aus tiges des déphaseurs d'avance, les tiges de tous les déphaseurs étant disposées sous un angle de 45 degrés relativement à l'onde utilisée, polarisée vertiealement. Si l'on considère le point milieu 20 du dispositif partiel B comme origine, l'onde distribuée au trident Bo peut être envisagée comme le 0 ou onde de phase de référence, aucun déphaseur n'étant compris entre le point 20 et le trident Bo.
L'onde fournie à partir du point 20 et passant à travers le déphaseur D4 au trident B4 a une phase relative de t 2 +20, attendu que le déphaseur est réglé pour avancer la phase de 2#. Les ondes passant par les déphaseurs d'avance D4 et D5 et arrivant au trident B5 ont une phase relative de + 4 #, tandis que les ondes passant par les déphaseurs d'avance D4, D5 et D6 et arrivant au trident B6 ont une phase de + 6 #. Dans la moitié gauche du dispositif partiel B, les ondes qui arrivent aux tridents B1, B2 et B3 ont respectivement les phases - 2#, - 4# et -6#, puisque chaque déphaseur D1,
D2 et D3 est réglé pour retarder les ondes.
Le déphaseur 22 est du type retardateur, de sorte que l'onde au point milieu 19 a une phase - # par rapport au point milieu 20.
En prenant le point milieu 19 du guide 9 comme origine, la distribution relative des phases pour les sept tridents du dispositif partiel A est la même que pour le dispositif partiel B. D'ailleurs, dans chaque trident du dispositif partiel A, les ondes retardent de # degrés par rapport aux ondes des tridents correspondants du dispositif partiel B, à cause de la présence du déphaseur 22 dans le guide 21.
Par conséquent, les tridents As, A2,
A1, A0, A4, A5 et A6 ont une relation de phase de - 7#, -5#, -3#, -#, + #, + 3# et + 4#;
de même, les tridents B3, B2,
B1, Bo, B4, B5 et B6 ont une relation de phase de - 6#, -4#, -2#, 0, + 2#, + 4# et + 6#
En d'autres termes, la différence de phase entre les tridents adjacents de chaque dispo sitif partiel À et B est de 2 et, puisque
tous les tridents d'non dispositif partiel, sauf
un, sont intercalés entre les tridents de l'au
tre dispositif partiel, la différence de phase entre les tridents adjacents du système 1 est égale à < 1. Par suite de l'arrangement en tandem des déphaseurs, une différence progressive de 2 °, qui varie de façon continue, est réalisée dans chaque dispositif partiel par les déphaseurs 8 qui tournent à même vitesse,
de sorte qu'une exploration rapide est obtenue avec l'antenne centimétrique.
Comnle montré fig. 6, nne moitié, soit une rotation de 180 degrés des déphaseurs 8, correspond à une variation de 360 degrés de l'angle de phase dans les courants des tridents adjacents dn système 1. Les paraniètres du système, à savoir la longueur L, le nombre n de tridents et la distance H entre les tridents sont tels que le lobe d'antenne résultant principal se meut une fois sur le secteur azimutai désiré de 30 degrés, de droite à gauche, pendant la période durant laquelle la diffé rence de phase rl, entre les tridents passe par les valeurs comprises entre 0 et 360 degrés.
Dès lors, le lobe balaye le secteur de 30 degrés une fois par tour complet des rotors 11 des déphaseurs 8. lL,'n tour des rotors 11 correspond à 720 degrés d'angle de phase puisque chaque déphaseur 8 est connecté entre des tridents alternés du système, distants de 2 =41.. Il s'ensuit que le faisceau balaye le secteur une fois à chaque tour du moteur 31.
Pour une vitesse de 600 tours par minute de ce moteur et des rotors 11 des déphaseurs 8, le lobe se meut à travers le secteur de 30 degrés, toujours dans le même sens, à la cadence de dix fois par seconde. La vitesse du moteur 31 n'est pas nécessairement une vitesse critique, mais elle peut être diminuée ou augmentée pour nne exploration lente on rapide.
Fonctionnement en classe B.
En se reportant aux fig. 2 et 4, avec le commutateur 44 en position B et l'oscillogra phe 40 en activité, un étroit pinceau ou faisceau cathodique est projeté par la cathode sur sur l'écran 61. Le générateur 69 de cou- rant en dents de scie, connecté entre les plaques 59 et 60, oblige le pinceau à balayer l'écran horizontalement en travers. La cadence de l'exploration du pinceau est contrôlée par le bras tournant 72, de manière à ce que ce pinceau soit synchronisé avee le balayage, par le lobe résultant principal de l'antenne, à travers le secteur de 30 degrés à explorer. Dès lors, il se produit un balayage du faisceau cathodique pour chaque tour du moteur 31.
Simultanément, le générateur 66 de courant en dents de scie, connecté entre les plaques horizontales 57 et 58, oblige le pinceau à un balayage vertical, le balayage étant chronométré ou contrôlé par le fil 67, au moyen des impulsions engendrées dans la partie émettriee du dispositif 39. Par eonsé- quent, en coïiieidenee avec l'démission de ehaque impulsion, le faisceau cathodique com mence à effectuer un déplacement vertical vers le haut, l'intervalle de temps pour la course complète de haut en bas du faisceau étant égal à la durée entre deux impulsions.
De préférence, le balayage vers le bas est absorbé ou filtré. L'écho ou impulsion revue est distribué par le fil d'écho 45, à travers le commutateur 44, à l'anode 55, en provoquant un aeeroissement momentané d'intensité du faisceau cathodique mouvant. Ainsi, un écho d'impulsion unique apparaît comme un point d'image 98 sur l'écran 61 (fig. 4) et les im- pulsions recues snccessivement d'un objet réfléchissant apparaissent comme une ligne lu- mineuse horizontale 99 ayant, comme expliqué ci-dessous, une longueur d'environ 2 degrés. En fait, la ligne est composée d'environ douze points d'image associés étroitement, chacun représentant une impulsion d'écho et étant localisé sur une trace distincte montante du faisceau.
Vu que la cadence est de 1800 impulsions par seconde, et que le faisceau cathodique balaye horizontalement dix fois par seconde en svnchronisme avec le lobe d'antenne explorateur rapide, il y a 180 balayages ou traces dans le sens vertical pour chaque image d'ex exploration correspondant au secteur territorial de 30 degrés. Antrement dit, il y a 30 lignes pour chaque zone de 5 degrés et un total de 1800 lignes verticales de balayage par seconde.
Lorsque le lobe d'antenne progresse de gaude à droite sur le secteur territorial et que le disque 78 tourne, la batterie 87 est connectée momentanément à l'anode 55 par le fil 89, d'où il résulte que pendant les balayages partieuliers et complets vers le haut qui se produisent dans les positions à +10, -f 5, 0, -5 et -10 degrés tant du lobe d'antenne que du faisceau cathodique, l'intensité de eelui-ei croit légèrement, et des lignes d'indications azimutales 100 apparaissent sur l'éeran 61.
Plus particulièrement, comme une rotation de 180 degrés de chaque déphaseur 8 correspond à une variation de phase di = 360 degrés pour les courants des tridents adjacents et, par suite, à un balayage du faisceau d'lm angle azimutal de 30 degrés, chaque variation d'im degré dans la directivité de l'antenne correspond à une variation de 12 degrés dans la valeur de phase des courants des tridents adjacents et à une rotation de 12 degrés du disque 78. Ainsi donc, une variation de 5 degrés dans la directivité de l'an-. tenne correspond à une variation de phase de 60 degrés et à une rotation de 60 degrés du disque 78.
Si le bras 83 est relié au zéro de direction azimutale coincidant avec l'axe transversal 3 du système, les bras 82 et 84 qui représentent respectivement les directions de +5 et -5 degrés doivent s'amplifier à 60 degrés pour le bras 83, tandis que les bras 81 et 85 qui représentent les directions de f'10 et -10 degrés s'amplifient à 60 degrés pour les bras 82 et 84. L'angle de 120 degrés entre les. bras 81 et 85 du disque 78 correspond à l'écart angulaire entre la direction à + 10 degrés et celle à - 10 degrés, mesurées par les directions à + 15 degrés.
Pour chaque impulsion fournie à la ligne 4 par le dispositif 39, une impulsion de réfé rence est distribuée en même temps au circuit 41 par le fil 42 et, par suite, par le fil de ré férence 46 et le commutateur 44, à l'anode 55 de l'oscillographe 40, d'où il résulte qu'en ini certain point de chaque exploration vers le haut du faisceau cathodique, I'intensité de celui-ci est légèrement accrue et qu'une ligne mesurant la distance 101 (fig. 4) est produite.
La ligne lumineuse horizontale de distance 101 peut être déplacée par la commande de la manivelle 49 et sa position peut entre déterminée exactement à partir du compteur 52, De la sorte, des étalonnages distinetifs relatifs à l'angle azimutal et à la portée ou distance d'observation sont appliqués directement au faisceau cathodique et à la trace pendant chaque formation d'image du dessin établi sur l'écran 61; de préférence, cet écran n'est pas étalonné de façon permanente, ce qui serait souvent peu sûr. Si, en se reportant à la fig. 4, les chiffres 99 et 102 désignent des indications d'impulsions correspondant à des objets réfléchissants, la portée ou distance de chaque objet et la différence de leurs distances peuvent être exactement déterminées en manipulant la manivelle 49, ce qui déplace la ligne 101.
L'angle azimutal de deux objets réfléchissants peut être déterminé grossièrement par l'observation de la ligne d'mdica- tions azimutales 100 sur l'écran 61. Ponr une détermination plus précise de la direction d'un objet quelconque, le bâti 92 du système 1 (fig. 1) peut être tourné comme indiqué par la flèche 97, dans le but de déplacer la zone de 30 degrés à explorer, jusqu'à ce que le 0 de la ligne d'angle 100 coïncide avec le point central des lignes représentatives 99 ou 102.
Si on le désire, l'arbre 93 (fig. 1 et 3) qui porte le bâti 92, ainsi que l'arbre 50 (fig. 2) associé avec le compteur 32 peuvent être reliés chacun par un mécanisme d'engrenages séparé 103 à des dispositifs indépendants producteurs de voltage et comprenant chacun un servo-moteur, une source de tension et un potentiomètre, ce qui permet d'obtenir des voltages distincts représentant la distance et la direction azimutale, dans le but de contrôler un système électrique ou mécanique servant à effectuer les calculs préparatoires de l'appareil de pointage des canons.
Fonctionnement en classe A.
En se reportant aux fig. 2 et 5, le commutateur 44 étant en position classe A, un scrutage précis peut être effectué. Les opérations d'émission et de réception d'impulsions sont les mêmes que celles décrites pour la classe B, sauf que l'indication obtenue (fig. 5) sur l'écran 61 ne représente que la distance.
En outre, le moteur 31 tourne à raison d'an tour par minute et, par suite, le lobe d'an- tenne est astreint à explorer très lentement le secteur de 30 degrés, soit une fois par minute.
Le générateur 63 de courant en dents de scie. qui est commandé par les impulsions qui lui sont transmises à partir du dispositif 39 où elles prennent naissance et qui est connecté par le commutateur 44 entre les plaques 59 et 60 du tube 40, produit une exploration horizontale, à raison d'un balayage par im pulsiosi transmise. L'impulsion d'écho est distribuée par le récepteur aux plaques horizontales 57 et 58 du tube 40, à travers le coin- mutateur 44 et fait dévier verticalement Je faisceau cathodique, de manière à produire une pointe lumineuse momentanée 104 (fig. 5) en un point de balayage horizontal en relation avec l'intervalle entre l'émission et le retour de l'impulsion et, par suite, avec la distance de l'objet réfléchi.
Une impulsion de ré référence est distribuée par le fil 42 au circuit retardateur 41 en même temps que l'émission de l'impulsion transmise, et une fois qu'elle a franchi le circuit 41, elle est repassée au circuit 43 ( stepping circuit ) qui comporte des moyens pour appliquer, par Je commutateur 44, une tension polarisante à travers les pla- ques horizontales 57 et 58 pendant la fraction restante du balayage horizontal du faisceau cathodique, avec ce résultat qu'un échelon ou cassure 105 (fig. 5) se produit dans la trace horizontale du faisceau. En agissant sur la manivelle 49, l'échelon 105 peut être déplacé horizontalement, de façon à coïncider avec le sommet de la pointe 104, et Ja distribution peut être évaluée par la lecture du compteur.
Dans le fonctionnement en classe A, une im- pulsion d'écho représentant une cible ou objectif possède une dimension verticale ou hauteur perpendiculaire à la trace horizontale normale, et l'indication de l'objectif est ainsi distinguée aisément de réflexions trom- penses, tandis que, en classe B, l'impulsion d'écho est caractérisée surtout par un simple point d'image ou une eourte ligne horizontale, et alors la réflexion de l'objet n'est pas discernée commodément. C'est pourquoi le repérage en classe 1 est parfois préféré pour une détermination rudimentaire de la distance d'un objet, mais non de sa direction,
tandis que le repérage en classe B est utilisé quand on désire connaître la distance et la direction.
Fonctionnement et caractéristiques de l'antexlxe.
Avant tout, puisque l'onde électrique transversale (TE) ou II utilisée dans le système est polarisée verticalement dans tout le système de guide d'ondes rectangulaire ainsi que dans les tiges multiples 7 de section circulaire, la caractéristique directionnelle dans le plan vertical passant par l'axe 3 correspond à la caractéristique direetionnelle électrique plane; de même, la caractéristique directionnelle horizontale plane correspond à la caractéristique di rectionnelle magnétique plane.
A la fig. 7, qui représente la earactéristique directionnelle dans le plan vertical contenant 1 'axe transversal 3 et perpendiculaire à l'axe longitudinal 2 de l'antenne mobile, le chiffre 106 désigne la caractéristique directionnelle mesu rée d'une seule tige 7, ayant sept longueurs d'onde et quart (environ 71 cm), et le chiffre 107 indique la caractéristique verticale plane mesurée d'un trident 6 comprenant trois tiges 7. En un sens, ces courbes sont des caracté- ristiques d'espace libre , vn qu'elles représentent les actions rayonnantes d'une tige et d'un trident pris séparément, c'est-à-dire sans les tridents voisins du système.
Dans ce plan, d'ailleurs, la caractéristique d'espace libre n'est pas essentiellement différente de la caractéristique réelle. La caractéristique 106 comprend le lobe maximum 108, les creux 109 qui lui sont adjacents et les petits lobes 110; la caractéristique de trident 107 comprend le lobe maximum 111, les creux 112 et les petits lobes 113. Alors que le lobe 111 est un peu en forme d'éventail ou de lame de couteau, l'inelinaison du bâti est d'ordinaire, comme expliqué ci-dessus, réglée de manière à maintenir le lobe du trident sensiblement horizontal pour des balayages continus.
Le trident 6 est plus directif que la tige 7 et il a un gain supérieur, l'aceroissement de gain étant la raison primordiale d'utiliser trois tiges au lieu d'ive seule, dans l'antenne unitaire.
Aussi, le gain d'une simple tige 7 sur ime antenne de référence à ondes courtes non directionnelle est d'environ 16,4 décibels, et le gain du trident est d'environ 4,8 décibels plus grand que celui de la tige 7, le gain d'une tige seule étant en gros égal à celui d'un paraboloide d'un diamètre de trois longueurs d'onde et à celui d'lm cornet rectangulaire de proportions optima de 2,5 sur 3 longueurs d'onde. Le gain total du système 1 entier est d'à peu près 29 décibels. En raison du haut gain du trident et du système, la portée du balayage est relativement élevée.
Considérant le plan horizontal qui contient l'axe transversal 3 et l'axe longitudinal 2, la fig. 8 représente la caractéristique dirce- tionnelle d'un trident 6 et celle du facteur d'espace du système 1; la fig. 9 représente la caractéristique résultante ou générale théorique, et la fig. 10 cette caractéristique niesu- rée, pour les systèmes des fig. 1, 2 et 3. A la fig. 8, le chiffre 114 désigne la caractéristique horizontale mesurée d'un trident seul ou dans l'espace libre, caractéristique sensiblement identique à celle d'une tige seule ou dans l'espace libre, tandis que 115 désigne la caractéristique réelle d'un trident 6 installé dans le système 1.
La caractéristique 114 présente un lobe maximum 116, deux creux 117 et 118 adjacents au lobe 116 et situés dans les directions azimutales à -22,5 et +22,5 degrés, et les petits lobes adjacents 119 et 120. La caractéristique 115 présente le lobe maximum 121 avec une dépression centrale, les creux effectifs 122, 123 et les petits lobes 124, 125. La caractéristique de facteur d'espace 126 pour les quatorze tridents comporte le grand lobe primaire 127, les grands lobes secondaires 128 et 129 et les lobes subalternes 130. Le chiffre 731 désigne le lobe maximum ou la caractéristique d'une antenne qui est le lobe idéal ou optimum pour un emploi avec la caractéristique de facteur d'espace 126, la caractéristi- que idéale ayant les creux parfaits 132, mais pas de petits lobes.
La courbe en trait mixte 133 montre le lobe maximum théorique ou calculé de la caractéristique d'im cornet pour ondes courtes de type courant, d'un carré de deux longueurs d'onde, et a courbe en trait interrompu 134 représente le lobe maximum de la caractéristique théorique d'une antenne paraboloidale de type courant ayant un diamètre de deux longueurs d'onde. La courbe 133 a été obtenue par extrapolation d'une courbe pour un cornet de 2,4 sur 2,9 longueurs d'onde et la courbe 134, par extrapolation d'une courbe pour un paraboloïde d'im diamètre de trois longueurs d'onde.
Les courbes 133 et 134 pour un cornet et un paraboloide ne sont pas en relation avec l'appareillage utilisé dans le système des fig. 1, 2 et 3, mais elles sont ajoutées à la fig. 8 pour montrer, à titre de comparaison avec des antennes de types courants, les actions direction nelles d'une tige 6 et d'un trident 7 dans leur plan horizontal.
Comme montré à la fig. 8, l'écart angulaire entre le grand lobe primaire 127 et chaque grand lobe secondaire 128, 129 est de 30 degrés ainsi que pour le secteur à explorer et ii est en relation directe avec l'écartement H entre les tridents. Dans la caractéristique réelle 115 du trident 6, chacun des écarts angulaires entre l'axe 3 du lobe maximum effectif 121 de trident et les petits lobes adjacents 124, 125 est égal à 30 degrés et, par conséquent, il est comparable à l'écartement entre les lobes primaire et secondaires du facteur d'espace. L'écart angulaire entre les deux creux de tridents 122, 123 est moindre que l'écart entre les lobes secondaires 128 et 129, chaque creux étant situé entre le lobe primaire 127 et l'un des lobes secondaires 128, 129.
On notera que l'intensité, représentée par une échelle verticale, des lobes subalternes 130 est sensiblement négligeable, l'effet étant assuré, comme dit plus haut, par la distribution en gardins des courants de tridents.
Egalement, comme discuté plus bas, la caractéristique réelle de trident 115 est supérieure à la caractéristique d'espace libre de trident 114, leur différence de forme provenant, ce que l'Qn peut admettre, du couplage mutuel entre un trident type et les tridents immédiatement adjacents.
A la fig. 9, le chiffre 135 désigne la ca- ractéristique résultante générale du système, avec la phase de trident réglée pour la position angulaire 0, cette résultante étant obtenue par multiplication des ordonnées ou intensités pour les diverses directions azinui- tales (fig. 8) de la caractéristique réelle de trident 115 et de la caractéristique de facteur d'espace 126. Le chiffre 136 désigne le lobe résultant principal; les chiffres 137 sont les lobes résultants subsidiaires, et les chiffres 138 sont les lobes résultants minimum ou négligeables. A la fig. 10, 139 désigne la caractéristique mesurée correspondant à la caractéristique théorique 135 de la fig. 9, obtenue dans un système analogue à celui des fig. 1, 2 et 3.
Le chiffre 140 désigne le lobe mesuré principal de la caractéristique de facteur d'espace 139, les signes 141 sont les lobes subsidiaires mesurés et 142 désigne les lobes minimum négligeables.
En fonctionnement, la caractéristique de facteur d'espace 126 (fig. 8) se meut tout entière de droite à gauche, la position de cette caractéristique pour la direction d'angle 0 étant représentée fig. 8. Considérant les opérations dans le plan horizontal et supposant, dans un but explicatif, que l'on utilise le lobe idéal 131 (fig. 8) quand la caractéristique de facteur d'espace se meut de droite à gauche et que le lobe primaire 127 se déplace à partir de la position d'angle 0 vers la direction à -15 degrés, le lobe secondaire 128 s'approche du zéro 132 et du lobe idéal 131. Au fur et à mesure que le lobe primaire 127 se meut vers la position à - 15 degrés et au-delà du lobe idéal 131, le lobe secondaire 128 se meut de la position à +15 degrés vers le lobe idéal 131.
Vu qu'à tout instant, un seul lobe de facteur d'espace coupe le lobe idéal, un balayage exempt de toute ambiguïté sur la région de 30 degrés à explorer serait assuré dans ce cas hypothétique. En outre, comme le lobe idéal 131 est de forme rectangulaire
(fig. 8), et qu'il est, par suite, exactement ré ductile en coordonnees polaires, le produit du facteur d'espace et de la caractéristique idéale d'antenne serait constant pendant l'exploration de 30 degrés, comme indiqué par la ligne horizontale 143 de la fig. 9, d'où résuite que le même effet d'antenne est obtenu au fur et à mesure que le faisceau mouvant parcourt toutes les directions du secteur de 30 degrés.
Exprimé différemment, dans le cas de réception, le système comprenant des antennes idéales accepte ou répond également à toutes les directions d'ondes incluses dans le secteur de 30 degrés, mais il trie et élirnine complètement les ondes ayant des directions en dehors du secteur.
Alors que la caractéristique idéale 131 est pratiquement irréalisable, l'antenne utilisée dans le système des fig. 1 et 3 possède une caractéristique qui s'approche du lobe idéal.
Ainsi, en se référant à la fig. 8 et en considérant la caractéristique de trident réelle 115, avec son lobe primaire de facteur d'espace 127 à l'angle 0, les lobes secondaires de facteur d'espace 128 et 129 coupent respectivement les petits lobes de tridents 124 et 125, avec ce résultat que les lobes subsidiaires 137 de la caractéristique résultante (fig. 9) sont assez bas, soit environ à 0,2 sur l'échelle de la racine carrée de la puissance, pour être négligeables eomparés au lobe résultant principal 136 qui a une valeur unité sur l'échelle de la racine carrée de la puissance. Au fur et à mesure que le lobe primaire 127 de facteur d'espace (fig. 8) avance vers la gauche (fig. 8), le lobe secondaire 128 se rapproche, comme dans le cas du lobe idéal, du creux de trident effectif 122 pour la position à + 22,5 degrés.
Comme le lobe secondaire 128 atteint le creux 122, le lobe primaire 127 s'aligne avec la position à - 7,5 degrés; et quand ce lobe primaire 127 atteint le creux 123, le lobe secondaire 128, qui est en passe de devenir le lobe primaire, atteint la position de f7,5 degrés.
En d'autres termes, le lobe 128 avance ou grimpe sur le lobe de trident maximum 115 et se superpose sur la partie du lobe comprise entre les directions à + 22,5 et + 15 degrés, avant que le lobe 127 atteigne la position de 15 degrés et, par èonsequent, il abandonne le lobe de trident 115. Partant, l'exploration est exempte d'ambiguïté dans la région centrale du secteur de 30 degrés qui s'étend de +15 à - 15 degrés, cette région ayant environ 15 degrés de large et s'étalant de + 7,5 à -7,5 degrés, mais elle n'est pas tout à fait nette dans les deux zones extrêmes de t-15 à +10 degrés et de - 10 à - 15 degrés.
L'ambiguïté dans les zones extrêmes n'est d'ailleurs pas excessive, étant donné que le lobe secondaire 128 traverse une partie de faible puissance, tandis que le lobe primaire 127 traverse une partie de haute puissance du lobe de trident 116. Comme exposé plus bas en relation avec la fig. 11, en pratique, l'exploration est essentiellement dép oîîr vile d'ambiguïté, de la position + 10 à la position -10 degrés.
A la fig. 11, les zones ambiguës et non ambiguës sont montrées plus exactement et leur relation avec la variation cyclique des phases des courants de tridents adjacents y est représentée. Avant tout, il faut noter que si, jusqu'à présent, l'écart entre le lobe primaire 127 de facteur d'espace et le lobe seeondaire 128 ou 129 a été supposé de 30 degrés, en correspondance avec le secteur de 30 degrés que l'on se propose d'explorer, l'écart du lobe de facteur d'espace est, en fait, sujet à une légère variation pendant le balayage ou rotation de la caractéristique 126 de facteur d'espace. Ceci résulte de ce que la rotation susdite est produite en changeant les phases des courants de tridents et que l'écart du lobe est une fonction des phases de tridents.
Théoriquement donc, pour le cas d'une différence de phase nulle pour les courants de tridents, le lobe primaire 127 est au large de la position à 0 degré et l'écart des lobes est de 30 degrés. Les phases venant à changer et, par suite, le lobe 127 s'éloignant et le lobe 128 s'approchant de la direction à 0 degré, l'écart des lobes diminue. Quand, par suite du changemment des phases de tridents, les lobes 127 et 128 prennent des directions faisant des angles égaux avec la direction de 0 degré, un feston ou lobe aeeessoire 130 (fig. 8) étant aligné avec la direction zéro, l'6cart est un peu inférieur à 30 degrés et vaut, par exemple, 29 degrés.
Par suite, pour la condition de phase à 180 degrés (fig. 11), l'écart entre les deux lobes égaux de facteur d'espace 144 et 145 qui correspond aux lobes 127 et 128 quand ils sont disposés symétriquement par rapport à la direction de zéro degré, est de 29 degrés. Autrement dit, l'écart entre les lobes est égal à la séparation angulaire entre les directions à + 14,5 et - 14,5 degrés. Les deux lobes égaux de facteur d'espace qui viennent d'être décrits coupent le lobe maxi inum de tridents 116 en des points 146 (fig. 8 et 9) où la racine carrée de la puissance vaut 0,74, ce qui correspond à 5,2 décibels en dessous de la valeur du tour de parcours. Il va de soi que la mise en phase à 180 degrés des déphaseurs est aléatoire.
En supposant que le balayage utile est limité au secteur central compris entre + 10 et - 10 degrés, comme indiqué par les lignes horizontales 147 (fig. 11), le lobe primaire 127 étant dans une direction à +10 degrés et, par conséquent, au point 148 de puissance 1,0 du lobe 115 de trident (fig. 8 et 9), le lobe secondaire 129 de facteur d'espaee est en position de -20 degrés, donc au point 149 où la racine carrée de la puis sance est de 0,25. Exprimé différemment, pour le parcours simple des ondes émises, le lobe 129 coupe le lobe 115 au point 149 qui est à 12,0 décibels en dessous du point 148 où le lobe 127 coupe le lobe 115 de trident.
Pour le tour du parcours, la différence est de 24,0 décibels. Cette différence procure un secteur azimutal non ambigu de 20 degrés satisfaisant pour l'emploi d'un appareil de visée de batterie de canons sur un navire de guerre en vue de contrôler ou régler le tir des canons sur la ligne de combat. Comme représenté fig. 11, on obtient un effet non dou- teux pour des différences de phases de 0 à 130 degrés, et de 230 à 360 degrés approximativement, et des dessins quelque peu vagues, quand la différence de phase est comprise entre 130 et 230 degrés.
En outre, le lobe de trident 115 réel (fig. 8) est plutôt aplati et se rapproche pas salement du lobe idéal 131. Par suite, la variation dans la réaction de l'antenne (fig. 9) est relativement légère dans la zone de 29 à 30 degrés d'exploration, et l'on obtient pour cette zone ini fonctionnement très satisfaisant. La courbe 150 (fig. 9) représente la variation théorique de l'intensité du lobe principal résultant 136 dans le secteur de 29 à 30 degrés d'exploration.
Cette courbe montre que pour les directions à f10, +3,5, -3,5 et -10 degrés, on obtient des intensités égales désignées par le chiffre 148, tandis que le maximum de variation entre les courbes 143 et 150 se manifeste pour la direction zéro.
Dans cette direction, le lobe 115 a une valeur de racine carrée de la puissance égale à 0,93 et il n'est par conséquent que de 0,7 décibel. en dessous du lobe idéal 131, qui a naturellement dans cette direction une racine carrée de puissance égale à l'unité.
Si l'on examine le lobe 127 (fig. 8) et le lobe 136 (fig. 9), ]es paramètres du système 1, en particulier sa longueur, l'éeartement des tridents et l'amplitude de la distribution en gradins sont tels que la largeur du lobe primaire 127 et, par conséquent, la largeur du lobe résultant principal 136 sont des plus réduites, à savoir seulement 2 degrés au point de demi-puissance 152 qui correspond à ime valeur de 0,7 de la racine carrée de la puis sance (fig. 9).
On se rapporte à ce point de demi-puissance parce que, en fonctionnement, l'amplification du récepteur est de préférence réglée de telle sorte que l'aire transversale du ]obe résultant 136 chevauche l'objet ou le territoire exploré, d'où résulte un haut degré séparateur dans l'image qui représente le territoire exploré sur l'écran du tube cathodique, comme il sera expliqué à propos des fig. 12 et 13. Alors que la largeur eritique au point 152 varie avec la différence de phase, la variation au cours du balayage du lobe pardessus le secteur de 30 degrés à explorer est très faible et peut être négligée.
On notera que la caractéristique résultante mesurée 139
(fig. 10), est en bon accord avec la caractéristique résultante théorique 135 (fig. 9), les lobes subsidiaires 141 mesurés étant très petits et la largeur effective de balayage, an point 153 de denti-puissance du lobe principal mesuré 140 étant de 2 degrés (fig. 10).
Dans un essai fait en utilisant une forme d'exéeution de l'aérien suivant l'invention, essai illustré par les fig. 12 et 13, le secteur territorial de 30 degrés 154 (fig. 12) englo bant la rivière lludson inférieure, le bas de Manhattan, Brooklyn, une partie nord de
New-Jersey et de la baie inférieure de New Y ork, a été télévisé ou exploré à partir des
Atlante Highlands, New-Jersey, à peu près à 32 km de Manhattan. Le chiffre 155 (fig. 13) désigne de facon générale un dessin de classe B obtenu par tube cathodique, en térévisant le secteur 154.
Alors qu'en général le dessin d'un secteur donné, comme le secteur 154, est eonvenablemeIlt stabilisé pendant une période déterminée d'exploration, il est modifié de façon plus ou moins continue par la présence d'objets mouvants et d'autres facteurs. Tandis que le dessin 155 ne prétend pas être une reproduction irréprochable ou photographique, il peut néanmoins être considéré comme un dessin type du secteur 154.
Dans un but explicatif, on a supposé que le gain de l'appareil d'exploration 156 était réglé de telle faqon que des bateaux à une distance d'environ 14 à 18 km donnaient des indications ou inscriptions d'environ 2 degrés de large sur l'écran 61, le point de demi-puis sance 157 du lobe de balayage 158 étant situé comme montré approximativement fig. 12. Si l'aniplificateur du récepteur avait été plus faible, le point 157 de demi-puissance aurait été plus près de l'appareil 156, comme par exemple au point 159; et si l'amplifieation avait été plus grande, ce point aurait été plus loin de l'appareil 156, par exemple en 160.
A la fig. 12, le chiffre 161 désigne un navire tourné en long vers le lieu d'exploration de façon à s'aligner avec l'axe du lobe pendant le balayage par eelui-ei. Les chiffres 162 et 163 désignent deux autres bateaux placés en. travers du faisceau d'antenne et à la même distance de l'appareil 156, alors que 164 désigne un long bateau placé aussi en travers dudit faisceau, mais relativement proche du lieu d'exploration. tomme montré à la fig. 13, une image du secteur entier de 30 degrés apparaît sur l'écran; ce résultat est atteint en partie en adaptant le rythme de balayage, soit dix explorations par seconde, à la caractéristique de persistance ou de fading de la matière que comprend l'écran 61 du tube cathodique.
En se reportant à la fig. 13, on voit que l'image 155 de classe B produite sur l'écran 161 et représentant le secteur territorial 154 de 30 degrés, est extrêmement fidèle. C'est ainsi que ce dessin donne aussi bien les distances que les rapports de directions angulaires des contours des côtes de Manhattan,
New-Jersey, Brooklyn et Sandy Rookes et des bateaux 161, 162 et 163 dans la baie de
New-York.
En admettant que la largeur d'un vaisseau soit notablement moindre que celle du lobe 158 d'antenne qui traverse le vaisseau, et que ce vaisseau ne soit ni trop loin ni trop près de l'appareil 156 ; en pratique, les divers bateaux produisent sur l'écran des traits ou images d'en gros 2 degrés de largeur, les largeurs des traits étant égales à la ]argeur effective du lobe au point d'intersection du lobe et du vaisseau. Les chiffres 165 et 166 désignent des traits ou traces représentant les parties d'avant et d'arrière de la mâ- ture du navire 161, et les traits 167, 168 et 169 désignent respectivement les bateaux 162, 163 et 164.
A cause de l'emploi d'un faisceau extrêmement étroit de 2 degrés en accord avec l'invention, les bateaux 162 et 163 apparaissent sur l'écran comme des traits séparés 167 et 168. Si le faisceau était plus ample, comme dans des systèmes précédents de types cou- rants, ces objets ne seraient pas reproduits séparément, vii qu'ils sont à la même distance de l'appareil d'exploration. Afin d'expliquer un résultat important atteint par l'invention, la trace 170 qui serait produite par la gerbe d'éclatement provenant d'un obus tiré au but et explosant tout près du bateau 163, d'image 168, est représentée sur le dessin 155.
En pratique, l'erreur de distance 171 et l'erreur 172 de direction azimutale sur la trajectoire de l'obus sont déterminées dans le but de corriger le compteur électrique de pointage. Si le bateau-cible 162 est mobile, les vitesses de variation de direction et de distance peuvent être suivies sur le dessin de classe B. Dans le cas du bateau rapproché 164, sa largeur est plus forte que la largeur de lobe 173, égale à 2 degrés, de sorte que le lobe balaye successi- vement des surfaces contigus du bateau. Par eonséquent, la largeur de la trace 169 du bateau 164 est plus grande que 2 degrés, indépendante de la largeur du lobe et exactement représentative de la grandeur du bateau, ce qui fournit ini résultat appréciable de télévision.
Ainsi donc, un dispositif d'antennes hau- tement directionnel, qui présente un lobe principal extrêmement étroit au point de demi-puissance, permet d'obtenir un degré séparateur élevé et un fonctionnement dépourvu d'ambiguïtés. En utilisant im éeran 61 en une matière à faible pouvoir persistant et en balayant rapidement avec un lobe étroit, à ime cadence en rapport convenable avec la caractéristique de fading ou de persistance de la matière formant ledit écran 61, le degré séparateur en azimut et en distance se trouve grandement amélioré, d'où un repérage précis des points d'image.
L'amélioration tient à ce que les détails sont rendus plus clairs par la faible persistance de l'écran et aussi à ce que le barbouillage du dessin est évité quand l'indication d'une impulsion d'écho ou les traits linéaires donnant la distance et la direction sont mobiles. De plus, nn brouillage ennemi ou une ingérence amie sont réduits par l'étroitesse du lobe et la faible persistance de l'écran.
REVENDIOATION:
Aérien servant à explorer l'aire d'un secteur déterminé dans un plan donné au moyen d'ondes électromagnétiques ultra-courtes, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs antennes formées de tiges, lesdites antennes étant juxtaposées et reliées à un dispositif émet teur-récepteur par un ensemble de déphaseurs rotatifs montés en tandem et destinés à produire un déphasage progressif, variant cycliquement, des courants distribués aux diffé
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