Installation radiogoniométrique.
La présente invention a pour objet une installation radiogoniométrique comprenant des éléments d'antennes arrangés sous forme d'un ensemble dirigé et un récepteur radiogoniométrique disposé à distance des éléments d'antennes.
Cette installation est caractérisée par des lignes de transmission à haute fréquence en nombre inférieur au nombre desdits éléments et reliant ledit récepteur auxdits éléments, des amplificateurs à tubes à vide couplant ehaeun desdits éléments à une desdites lignes, au moins deux différents éléments étant cou plés à une desdites lignes, une source de puissance de fonctionnement pour lesdits amplificateurs, ladite souree étant reliée aux amplificateurs individuels an moyen de conducteurs séparés passant par un point de commande à distance, et des moyens commutateurs audit point de commande pour démon- necter individuellement lesdits conducteurs dans le but de mettre lesdits amplificateurs hors de fonctionnement.
Cette installation peut tre conçue pour qu'on puisse aisément vérifier l'équilibrage des éléments d'antennes éloignés et des lignes de transmission.
Cette installation radiogoniométrique, du type à antennes éloignées, peut tre actionnée sur une large bande de fréquences et tre sus eeptilwle de donner des indications nettes et précises de lever du doute pour toutes fré- quences comprises dans ladite bande.
On peut prévoir dans une telle installation une antenne de lever de doute et s'arranger pour que les signaux appliques par cette antenne de lever de doute au récepteur aient une relation de phase sensiblement constante avec les signaux appliqués par le système d'antennes dirigées audit récepteur, indépen- damment de variations de fréquence dans une large bande.
Le système d'antennes dans cette installation peut tre un système du type Adcock et former un ensemble de quatre dipôles ou de quatre antennes rectilignes mises à la terre, reliées par paires à des lignes de transmission qui aboutissent au récepteur, l'antenne de lever du doute étant reliée à une ligne de transmission distincte aboutissant également aurécepteur.
L'ensemble dirigé d'antennes peut encore tre composé de dipôles, cependant que l'an- tenne de lever du doute peut tre une antenne rectiligne mise à la terre à l'une de ses extrémités.
De préférence, on s'arrangera aussi pour que l'énergie effectivement captée par chaque antenne soit ajustable à distance.
De plus, il est possible de prévoir des moyens pour que le facteur de transmission effectif d'énergie ou facteur de couplage de deux éléments d'antennes, par rapport à une ligne de transmission, puisse tre modifié individuellement à distance, de telle manière qu'on puisse réaliser l'équilibrage.
La description détaillée qui suit, faite en référence au dessin, montre, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'inven- tion. Dans ce dessin :
La fig. 1 est un schéma en perspective d'une installation radiogoniométrique.
La fig. 2 est une représentation schématique des circuits à basse fréquence de l'ins- tallation de la fig. 1.
Les fig. 3 et 4 sont des représentations schématiques des circuits de certains amplificateurs de couplage représentés sur les fig. 1 et 2.
On considérera plus particulièrement la fig. 1. Les quatre dipôles 10,11,12 et 13 sont disposés en carré pour former un ensemble type Adcock, dit en H. Lesdites antennes sont couplées par des organes 20,21,22,23 aux quatre lignes de transmission à haute fré- quence 30,31,32 et 33, les deux lignes de transmission 30 et 32 étant réunies à la ligne de transmission unique de grande longueur 37 et les deux lignes de transmission 31 et 33 étant réunies, d'une manière analogue, à la ligne de transmission de grande longueur 38. Les deux lignes de transmission longues 37 et 38 aboutissent au récepteur radiogoniométrique 40.
En vue du lever du doute, un cinquième élément d'antenne 15 est prévu, ledit élément étant, de préférence, une antenne rectiligne mise à la terre à l'une de ses extrémités plutôt qu'un dipôle, et étant couplé par un appareil 25 à une ligne de transmission 35 qui aboutit directement au récepteur radiogoniométrique 40. Ledit récepteur radiogoniométrique 40 peut tre d'un type connu convenable pouvant fonctionner avec des antennes fixes. Par exemple, il peut comporter principalement un goniomètre ou variocoupleur quadrantal 41, entraîné par moteur, un élément détecteur et amplificateur 42 et un indicateur 43 qui est entraîné par le mme moteur 44 que le goniomètre 41.
Dans le récepteur 40, les ondes appliquées sur les lignes de transmission 37 et 38, depuis l'ensemble dirigé 10-13, sont transmises au goniomètre 41. L'application desdites ondes audit goniomètre se fait d'une manière bien connue, en utilisant les stators en croix habituels (non représentés).
L'énergie de sortie du goniomètre (recueillie d'une manière classique a partir d'une bobine explo- ratrice tournante, non représentée) aboutit, par l'intermédiaire d'une ligne de transmission à haute fréquence 45, à l'élément déteeteur et amplificateur 42. Les ondes appliquées à la ligne de transmission 35 à partir de l'an- tenne de lever de doute 15 parviennent, par l'intermédiaire de l'élément déphaseur 46, à l'élément détecteur et amplificateur 42, dans lequel lesdites ondes sont mélangées aux signaux arrivant par la ligne 45 du goniomètre.
Le déphaseur 46 est, de préférence, un cir- cuit légèrement apériodique, susceptible de donner un déphasage de l'ordre de 90 pour toutes fréquences comprises dansune bande assez large. Une forme d'exécution préférée du déphaseur 46 consiste en une ligne artificielle d'une longueur telle qu'on obtienne un déphasage de 90"pour la fréquence moyenne de la bande à utiliser.
Si la largeur de bande est limitée à un octave, la ligne artificielle peut tre, par exemple, conçue de telle manière qu'elle donne un déphasage de 60 à la fréquence la plus basse de la bande et un déphasage de 120 à la fréquence la plus haute de ladite bande, le déphasage étant ainsi maintenu avec un écart maximum de 30 , de part et d'autre de la quadrature pour toutes les fréquences.
Si un déphasage plus approché de la quadrature est désirable, ou si une bande plus large doit tre utilisée, on peut employer une ligne artificielle dont l'énergie de sortie est recueillie sur une bobine mobile, ladite bobine mobile étant en commande unique avec les organes d'accord de l'élément détecteur et amplificateur 42, de telle manière qu'elle soit déplacée lorsqu'on accorde lesdits organes.
Les signaux arrivant depuis la sortie du déphaseur 46 sont mélangés aux signaux arrivant par la ligne de transmission 45 du goniomètre, en vue du lever du doute. De préférence, les signaux provenant de 46 ne sont pas utilisés, cependant que la ligne de direction précise est déterminée, mais sont ajoutés aux signaux provenant de 45, en ré ponse an fonctionnement d'un commutateur approprié, uniquement, lorsqu'on désire déter- miner le sens des signaux dont la ligne de direction a été repérée.
Les organes mélan- , enrs des signaux de 46 et de la ligne 45, de mme que le commutateur provoquant ledit mélange lorsque le lever du doute est désiré, ne sont pas représentés, étant supposé com- pris dans l'élément détecteur-amplificateur 42.
L'énergie de sortie de l'élément 42 est appliquée, comme représenté, à l'indicateur 43.
Comme décrit précédemment, l'appareil est de type classique dans ses grandes lignes, à cela près qu'il utilise une antenne de lever du doute rectiligne mise à la terre à l'une de ses extrémités 15, avec l'antenne dirigée dipôle type Adcock en H.
Les organes de couplage 20,21,22 et 23, qui n'ont été mentionnés ei-dessus que de fa générale, sont représentés sur la fig. 3.
Comme on peut le voir d'après ladite figure, chacun dcsdits éléments de couplage comporte quatre tubes à vide 51, 52, 53 et 54, les deux tubes 52 et 53 étant normalement utilisés comme amplificateur push-pull et les deux tubes 51 et 54 servant de tubes de réserve, pouvant tre utilisés an lien des tubes 52 et 53. L'amplificateur push-pull comportant les tubes 52 et 53 est du type dit cathodyne, dans lequel les résistances de charge de sortie 55 et 56 sont dans les connexions de cathode communes au circuit grille-cathode et anodecathode.
Comme il est bien connu, un tel montage cathodyne produit une très forte réaction négative, de sorte que le gain de tension est inférieur à l'unité. En vertu de cette forte réaction négative toutefois, l'impédance de sortie apparente de l'amplificateur est rendue très faible et peut tre, par conséquent, équilibrée de manière très précise avec l'impé- dance caractéristique de la ligne associée (par exemple de la ligne 30 dans le cas de l'amplificateur 20). Il en résulte que l'amplificateur peut produire un gain de puissance important, en dépit du fait que son gain de tension est inférieur à l'unité.
D'autres avantages encore sont obtenus en dii)posant l'amplificateur type catliodyne de telle manière qu'il serve d'organe de coupure d'antenne, pouvant tre commandé à distance pour faciliter l'isolement des différentes antennes en vue des essais de vérification.
Ladite caractéristique de coupure d'antenne comporte le fait que les connexions de pola risation d'anode des einq amplificateurs sont disposées de telle manière qu'au moins un conducteur par amplificateur (représenté sur la fig. 3 par le conducteur B +) soit relié individuellement, depuis chaque amplifiateur distinct à l'élément de commande 70 adjacent au récepteur, comme représenté sur la fig.
2 et que des commutateurs d'essai indi viduels 71, 72,74 et 75 de l'élément 70 soient disposés de telle façon qu'ils coupent indivi duellement la tension d'anode des différents amplificateurs 20,21,22 et 23, ce qui décor- ple effectivement les antennes correspon- dantes des lignes de transmission aboutissant au récepteur.
Comme on peut le constater aisément sur les fig. 2 et 3, les cinq conducteurs B+ provenant des amplificateurs 20,21,22,23,25 sont eontenus dans cinq câbles distincts 30a, 31a, 32a, 33a, 35a, jusqu'à une boite de jonction 65 et de là se prolongent, sous la forme de cinq conducteurs distincts dans un câble unique 36a jusqu'à l'élément de commande 70.
Ladite caractéristique de coupure d'antenne eomporte encore le fait que les circuits de chauffage aboutissent également individuellement aux amplificateurs distincts 20,21,22 et 23 et que des interrupteurs d'essai 76,77, 79 et 80 sont prévus pour interrompre indi viduellement lesdits circuits de chauffage.
L'interruption des circuits de chauffage sert à isoler l'antenne de manière encore plus efficace que la coupure du courant d'anode, étant donné que les filaments étant allumés et la tension d'anode étant coupée, la grille et la cathode forment ensemble une diode et que, dans ces conditions, une eertaine transmission peut avoir lieu entre grille et cathode, par l'intermédiaire du parcours de conductibilité des électrons entre les électrodes.
Chacun des amplificateurs est muni d'un ensemble de tubes de réserve complet (par exemple les tubes 51 et 54 de l'amplificateur 20 de la fig. 3) et lesdits tubes sont relies au circuit de l'amplificateur en parallèle avec les tubes normaux. En raison de la forte réaction négative existant dans le montage, la connexion permanente des tubes de réserve, en parallèle avee les tubes normaux, n'a aucune influence nuisible. En outre, on a constaté qu'en montant les tubes de cette manière, il est possible de substituer les tubes de réserve aux tubes normaux, par une simple commande des tensions de chauffage.
Ainsi, les connexions de chauffage des tubes normaux et des tubes de réserve de chacun des amplificateurs sont distinctes les unes des autres et des organes sélecteurs 81,85 sont prévus dans l'élément de commande 70, pour déterminer sélectivement lequel des jeux de filaments doit tre rendu actif.
Suivant le mode de réalisation préféré représenté, les connexions de chauffage de tous les amplificateurs sont reliées d'un coté à un point commun et mises à la terre sur la masse 50 (voir fig. 3), ladite connexion de chauffage à bas potentiel commune étant dési- gnée sur les fig. 2,3 et 4 par la référence Lll.
Les connexions opposées non mises à la terre ou connexions de chauffage à haut potentiel aboutissent à des conducteurs distincts, les connexions de ehauffage à haut poten- tiel des tubes normaux 52 et 53 aboutissant au conducteur HI, N, tandis que celles des tubes de réserve aboutissent au conducteur Hllkl. Lesdites connexions sont alors amenées, individuellement, jusqu'à l'élément de commande 70 représenté sur la fig. 2, de sorte que dix connexions distinctes (pour les cotés de potentiel élevée des filaments normaux et de réserve des cinq amplificateurs) sont commandées par les cinq commutateurs 81 à 85.
En conséquence, il est clair que la réalisation représentée à titre d'exemple, utilisant onze conducteurs de chauffage, allant des amplificateurs 20,25 à l'élément 70, présente l'avan- tage de permettre, à distance, le passage des amplificateurs normaux aux amplificateurs de réserve et l'avantage supplémentaire de per- mettre la mise hors circuit des amplificateurs un à un, par extinction de leur filament de chauffage.
Les avantages mentionnés ci-dessus pourraient tre obtenus avec un plus petit nombre de conducteurs, en isolant la connexion Lh, de chaque amplificateur, de la masse 50, grâce à un condensateur d'arrt, tout en reliant en commun les cinq connexions HIN et, de mme, les cinq connexions HhS. Les connexions Li, pourraient alors partir séparément de chaque amplificateur, ce qui porterait à sept le nombre total des connexions de chauffage aboutissant à l'élément de commande 70.
En rendant active l'une ou l'autre des deux con nexions EhN, EltS, on pourrait passer des amplificateurs normaux aux amplificateurs de réserve et la mise hors circuit des amplificateurs individuels pourrait tre réalisée par interruption individuelle des connexions Loft.
La disposition représentée sur les fig. 2 et 3, suivant laquelle onze connexions distinctes aboutissent à l'élément de commande 70 est, toutefois, à préférer, étant donné qu'elle permet de faire fonctionner certains amplifiea- teurs avec leurs tubes normaux, cependant que d'autres fonctionnent avec leurs tubes de réserve.
L'attention est attirée sur le fait que trois conducteurs distincts relient la masse 50 de chaque amplificateur au poste récepteur, comme on peut le constater en comparant les fig. 1, 2 et 3. L'un desdits conducteurs est la gaine de la ligne à haute fréquence correspondante (par exemple des lignes 30,38, dans le cas de l'amplificateur 20). L'autre conducteur est-le conducteur Lt, ci-dessus mentionné, le conducteur LI, de l'amplificateur 20 par exem- ple, passant à l'intérieur du câble 30a jusqu'à la boîte de jonction 65, puis étant réuni aux autres conducteurs Lu,, dans ladite boîte de jonction (voir fig.
2), puis passant dans le câble 36a jusqu'à l'élément 70, où il rejoint le secondaire qui, autrement, n'est pas mis à la terre, du transformateur de chauffage des filaments 86. La troisième connexion conduetive partant de la masse 50 est le conducteur
B-qui, dans le cas de l'amplificateur 20, s'étencl a l'intérieur du câble 30c jusqu'à la boite de jonction 65. Ledit conducteur est réuni à ceux des autres amplificateurs, puis parvient dans le câble 36a, jusqu'à l'élément 70.
Les commutateurs d'essai d'anode 71-75 5ont. disposés de telle manière que, lors de la coupure de la tension d'anode de l'un quel- conque des amplificateurs, une charge fictive (par exemple 91, 92, 93, 94 ou 95) est reliée au lieu de la charge d'anode de l'amplificateur, de manière à ne pas perturber l'alimen- tation en tension des autres amplificateurs.
Chacun des commutateurs d'essai de chauffage 76 à 80 est également disposé de manière à assurer une connexion identique d'une charge fictive, lorsque ledit commutateur est à sa position de gauche, en vue de couper les filaments de chauffage de l'amplificateur associé.
I) préférence, chaque commutateur de chaud- fage coupe également la tension d'anode, pour éviter une surcharge de l'alimentation d'anode au cours des quelques premières secondes. après la mise a la position de gauche du commutateur. Lesdits caractères ont une grande valeur en ce qu'ils garantissent que la mise en circuit on hors circuit de l'un quelconque des amplificateurs ou de deux amplificateurs à la fois n'affecte pas le gain des autres am plificatenrs.
L'existence des commutateurs d'essai d'anode 71 à 75 permet une vérification rapide des gains des différentes antennes, par simple mise en circuit ou hors circuit des dif férents amplificateurs. Grâce à l'utilisation desdits commutateurs d'essai d'anode, l'opérateur évite les retards importants (atteignant parfois plusieurs minutes) nécessaires pour atteindre l'état de stabilité après la mise en circuit ou hors circuit des courants de chauf image et des résultats de comparaison de bonne qualité peuvent tre obtenus, mme si les antennes ne sont pas absolument découplées.
< h'aee à l'utilisation des commutateurs d'essai de chauffage 76 à 80, les amplificateurs sont rendus plus complètement ineffieaees, de sorte que les antennes correspondantes sont prati quement absolument coupées de leur ligne de transmission ; lorsque lesdits commutateurs sont utilisés, un temps considérable est nécessaire pour le refroidissement et réchauffement des filaments et, par conséquent, les comparaisons ne peuvent tre effectuées aussi rapidement qu'avee les commutateurs d'essai 71 à 75. Toutefois, en raison de la suppression de l'effet de diode, les essais, lorsqu'ils sont effec- tués, peuvent tre plus précis.
On envisage d'utiliser les eommutateurs d'essai d'anode 71 à 75 principalement pour déterminer rapidement si les quatre antennes 10 à 13 sont ou non approximativement égales en ce qui concerne leur énergie de captation effective. Un tel essai est généralement effec- tué après que les antennes ont été une fois pour toutes soigneusement alignées et équili- brées et sert à indiquer si l'une des antennes a été ou non sensiblement affectée par un tir d'artillerie de l'ennemi, par exemple, ou par d'autres raisons accidentelles.
Pour effectuer un tel essai grossier, un petit émetteur portatif peut tre disposé dans une direction con venable quelconque, à une distance appréeiable de l'ensemble d'antennes ; dans la plupart des cas, on peut utiliser un signal existant quelconque d'intensité essentiellement eonstante. Dans tous les cas, les commutateurs d'essai d'anode 71 à 75 sont placés d'abord à la position de mise hors circuit, puis à la position de mise en circuit, à raison d'un eommutateur à la fois, et la grandeur de l'indi- cation donnée par l'indicateur 43 ou par un appareil de mesure de courant d'anode dans l'élément détecteur-amplificateur 42 est uti- lisée comme mesure de l'énergie du signal appliqué aux antennes.
Lorsqu'elles sont toutes mises en circuit une par une, les antennes doivent donner des signaux d'égale amplitude.
Les commutateurs d'essai de chauffage 76 à 80 doivent tre utilisés pour aligner soigneusement les appareils lors de leur première installation à un nouvel emplacement ou dans le cas d'installation permanente à des intervalles, par exemple, d'un mois ou d'une semaine. Pour ledit alignement soigné, on place, tout d'abord, un émetteur portatif à une dis tance appréciable des antennes et sur la ligne passant par les dipôles 10 et 2. Les éléments amplificateurs 20 et 22 sont ensuite rendus actifs par la mise à la position de droite des commutateurs 80 et 77, comme représenté sur la fig. 2, les autres commutateurs 76,78 et 79 étant mis à la position de gauche, pour mettre hors circuit les autres amplificateurs.
Les deux dipôles 10 et 12 doivent alors recevoir des signaux de grandeur égale et de phase opposée et le signal résultant, transmis par la ligne à haute fréquence 37 au récepteur 40, doit tre nul. Si ledit signal n'est pas nul, le gain des amplificateurs 20 ou 22 doit tre ajusté-jusqu'à ce que ledit signal devienne exactement nul. La déconnexion des antennes 10 et 12 au cours de cet ajustement facilite, dans une large mesure, ledit ajustement, en éliminant l'application des signaux par la ligne 38. Après l'achèvement dudit ajustement, un réglage et un essai analogues doivent tre effectués, en ce qui concerne les antennes 11 et 13, l'émetteur étant déplacé jusqu'à un emplacement situé en ligne droite avec lesdites antennes.
L'ajustement des gains des différents am plificateurs peut tre modifié à distance, à partir de l'élément 70. A cet effet, les rhéostats de commande de gain 101, 102,103, 104 et 105 sont prévus en série avec les conducteurs positifs d'alimentation d'anode individuels, aboutissant aux différents amplificateurs. De tels rhéostats sont particulièrement utiles en combinaison avec les commutateurs d'essai, mais, mme à défaut desdits rhéostats de commande de gain réglables 101 à 105, on constate que les commutateurs d'essai 71 à 75 et 76 à 80 ont une grande utilité, étant donné que la vérification des antennes peut tre effectuée à distance, mme si leur ajustement ne peut l'tre.
La fig. 4 représente, à titre d'exemple, le montage de l'élément amplificateur 25, qui couple l'antenne de lever du doute 15 à sa ligne de transmission 35. Comme il ressort clairement de l'examen de la fig. 4, ledit am plificateur est essentiellement analogue aux autres (comme représenté sur la fig. 3), mais la moitié environ de l'appareillage étant sup- primée. L'amplificateur 25 est à un seul tube, les deux tubes représentés sur la fig. 4 correspondant respectivement au fonctionnement normal et au fonctionnement de secours.
Pour obtenir une énergie de sortie symétrique, on relie les deux conducteurs de la ligne de transmission à haute fréquence 35, respectivement à la résistance de charge de cathode 55
(qui correspond exactement à la résistance de cathode portant le mme numéro du dispositif de la fig. 3) et à une résistance de charge d'anode 56' (qui remplace la seconde résistance de cathode 56 de la fig. 3).
De préférence, les résistances 55 et 56'sont choisies telles que le signal effectif appliqué aux deux condueteurs de la ligne 35 soit identique. A cet effet, les résistances 55 et 56'doi- vent tre approximativement égales.
Les cinq conducteurs à basse fréquence B+, I N, HhS, Lh, B, qui sortent du côté de l'amplificateur 25, à l'intérieur du câble 35a, correspondent exactement aux cinq conducteurs portant les mmes références et sortant de chacun des amplificateurs 20 à 23 dans les câbles 30a, 33a et la connexion desdits conducteurs est exactement analogue à celle des autres conducteurs de la fig. 2.
Par l'utilisation d'un amplificateur de couplage apériodique 25 et par celle des amplificateurs de couplage correspondants des dipôles 10 à : 13, on obtient utile, résidant en ce que les signaux provenant de l'antenne 15 arrivent au récepteur 40 avee une relation de phase assez bien définie par rapport aux signaux provenant des quatre antennes dirigées. Ordinairement, dans les systèmes radiogoniométriques destinés au fone- tionnement sur une large bande de fréquences de l'ordre d'un octave ou davantage, la relation de phase entre les signaux de l'antenne du lever du doute et ceux du système d'antennes dirigées varie d'une façon extrmement indéterminée avec la fréquence, ce qui rend les indications de lever du doute peu sûres.
De telles variations indéterminées proviennent de deux causes : 1 Les transformateurs de couplage utilisés ordinairement pour l'adapta tion des éléments d'antennes dipôles à leurs lignes sont caractérisés eux-mmes par des effets de résonance donnant naissance à des déphasages importants dans lesdits transformateurs ; 2 Les transformateurs n'équilibrent pas de façon précise l'impédance de l'antenne ii l'impédance caractéristique de la ligne à toutes les fréquences de la bande et, par con 3équent, des réflexions très sensibles se produisent aux extrémités des lignes de transmis3ion horizontales.
Lesdites réflexions peuvent, pour certaines relations de phase, tre encore intensifiées au point de jonction en T, où les lignes de transmission horizontales sont réunies à la longue ligne verticale aboutissant au récepteur, de sorte que le coefficient de réflexion effectif audit point de jonction T, vu du récepteur, peut, pour certaines fré- quences, tre très important et dépasser, dans un grand nombre de cas, 80 /o.
Par coefficient de réflexion effectif au point de jonction vu du récepteurs, il faut entendre le coefficient de réflexion totale au point de jonction en T, considéré simultanément avee tous les organes disposés du côté dudit point où se trouve l'antenne. En d'autres termes, si l'on suppose qu'une onde d'un volt est appliquée à la ligne (par un générateur remplaçant le récepteur destiné aux essais), la fraction de volt qui est réfléchie vers le générateur à partir du point de jonetion en T (par suite des réflexions audit point de jonction combinées avee eelles en provenanee de tous les autres points de disconti- nuité au-delà dudit point de jonction) est désignée ici par l'expression coefficient de réflexion effectif au point de jonction vu du récepteurs.
Ainsi, toute onde réfléchie par le récepteur et se propageant en sens inverse jusqu'au point de jonction en T peut tre à nouveau réfléchie dans l'autre sens avec des coeffi- cients de réflexion de 800/o ou mme davantage, puis tre encore réfléchie par le récepteur. L'effet de telles réflexions multiples dé- pend dans une très large mesure de la longueur exprimée en longueurs d'onde de la longue ligne de transmission entre le point de jonction en T et le récepteur et des dépha- sages des coefficients de réflexion au point de jonction en T et au récepteur.
Dans des conditions défavorables avec des coefficients s effectifs au récepteur et au point de jonction en T de 80 /o, la phase résultante des ondes arrivant à l'extrémité réceptrice de la ligne peut varier de plus de 80tel suivant le nombre exact de longueurs d'onde contenues dans la longueur de la ligne de transmission, entre le point de jonction en T et le récepteur. En présence de déphasages indéterminés d'une telle importance, le problème de la détermi- nation de la phase de l'énergie d'antenne de lever du doute, de telle manière qu'elle coincide sensiblement avee celle de l'énergie provenant du système d'antennes dirigées, devient pratiquement insoluble.
Il est possible, pour la première fois, d'en- visager un fonctionnement sur une large bande de fréquences (par exemple une bande attei gnant les 2/3 d'un octave ou mme davantage), > tout en maintenant une relation de phase sensiblement fixe entre les signaux appliqués au récepteur 40 par l'antenne de lever du doute 15 et ceux qui sont appliqués audit récepteur par les autres antennes.
De préférence, l'antenne rectiligne, mise à la terre à l'une de ses extrémités 15, est à un niveau suffisamment élevé au-dessus des autres antennes, pour que la ligne de transmission 35 ait une longueur approximativement égale a la somme des longueurs des lignes de transmission 30 et 38 ou encore à la somme des longueurs des lignes de transmission 31 et 37.
En vertu de la nature essentiellement apé- iodique des éléments de couplage de type amplificateur utilisés, deux des problèmes principaux posés par les indications de lever du doute dans un radiogoniomètre à large bande sont résolus : En premier lieu, le dépha- sage dont l'élément de couplage est faible étant dû presque entièrement à la bobine 57 d'accord de l'antenne. En second lieu, l'impédance apparente de l'élément de couplage vue des lignes de transmission associées (telles que 30,31, ete.) est adaptée à l'impédance caracéristique desdites lignes avec précision pour toutes les fréquences comprises dans la bande utilisée.
Par conséquent, si l'impédance caracéristique des lignes de transmission horizontales (telles que 30,31, etc.) est rendue approximativement égale ou double de l'impé- dance caractéristique des lignes s'étendant entre les points de jonction en T et les récepteurs, on peut réaliser aisément une adaptation parfaite de l'ensemble du système de transmission, du moins en ce qui concerne son extrémité où sont disposées les antennes.
Si, d'autre part, un déséquilibrage quelconque existe à l'extrémité réceptrice (c'est à-dire au point où les longues lignes de transmission sont réunies au récepteur 40), un tel déséquilibrage ne produit aucun effet nuisible, à 1'exception d'une réduction de la puissance appliquée au récepteur. Il est vrai que les ondes réfléchies par le récepteur donnent naissance à des ondes stationnaires, mais lesdites ondes stationnaires sont indépendantes de la longueur exacte de la ligne de transmission exprimée en longueurs d'onde.
L'énergie réflé- chie par le récepteur n'est pas réfléchie à nou- veau à l'extrémité antenne de la ligne de transmission, si ladite ligne est convenablement adaptée à ladite extrémité antenne . comme dans l'hypothèse ci-dessus.
Par conséquent, aucune réflexion répétée susceptible de donner naissance à un dépha- sage indéterminé à variation rapide pour de faibles variations de fréquence ne peut se pro duire.
La phase de l'énergie arrivant à l'extré- mité réceptrice de la ligne de transmission n'est nullement affectée par les ondes réflé- chies par le récepteur.
Dans certains cas, il peut tre préférable de donner aux lignes de transmission horizontales 30,31, etc. la mme impédance earaeté- ristique qu'aux longues lignes de transmission aboutissant au récepteur. Lorsque les impé- danees caractéristiques desdites lignes sont égales, il existe un coefficient de réflexion de 33 1/30/o à la jonetion en T. En vertu du fait qu'il n'y a aucune réflexion à l'extrémité des lignes de transmission horizontales au point où eelles-ei sont réunies aux éléments de couplage, toutefois, le coefficient de réflexion résultant effectif au point de jonction vu du récepteur est le mme que le coefficient réel dudit point de jonction.
De cette manière, aucun déphasage indéterminé important ne peut avoir lieu, mme si le récepteur est très fortement déséquilibré. En supposant, par exemple, que le récepteur est déséquilibré de 80 /o par rapport à sa ligne, la variation maximum de phase qui peut tre produite e par des réflexions multiples, lorsque la longueur des lignes de transmission entre le point de jonction en T et les récepteurs est modifiée, est de + 151/2 , étant donné que la ligne couplant l'antenne de lever du doute au récepteur ne comporte aucune jonction en T, il n'y a aucune variation de phase produite par des réflexions de l'énergie arrivant par ladite ligne, si grand que soit le coefficient de réflexion au récepteur.
De cette manière, la relation entre l'énergie arrivant de 1'antenne de lever du doute et celle provenant du système d'antennes dirigées est fixe dans une mesure raisonnable, sa variation indéterminée due aux réflexions n'excédant pas 15t'2 , pour un coefficient de réflexion de 80"/o au récepteur.
En prévoyant un déphaseur de 90 , raisonnablement apériodique, 46, comme pré cédemment décrit, l'énergie de lever du doute peut tre combinée de façon sûre avec une relation prédéterminée additive ou sotIstrae- tive par rapport à l'énergie provenant du système d'antennes dirigées et ladite relation n'est pas inversée du sens additif au sens soustractif, par suite d'une variation dans la fréquence reçue.
Bien que la réalisation pré férée de 1'iinvention, représentée à titre d'exemple sur les fig. 1 à 4, soit eoneue avee les conducteurs d'alimentation d'anode mis à la terre en commun et les clés d'essai d'anode reliées au conducteur d'alimentation d'anode individuel, un dispositif inverse avec des conducteurs négatifs d'alimentation d'anode individuels et une connexion d'alimentation d'anode positive commune, est également possible.
Pour réaliser un tel dispositif, chaque borne d'alimentation d'anode négative doit tre isolée de la terre par un condensateur shunt, tout en restant reliée conductivement aux résistances de cathode 55 et 56, la prise médiane de la résistance de fuite de grille 58 et les grilles de rejet des tubes 51 à 54, tous ces points étant isolés électriquement de la terre, mais shuntés convenablement à la terre.
Les einq connexions d'alimentation d'anode négatives individuelles peuvent alors aboutir séparément à l'élément de commande 70 et, de là, traverser les commutateurs d'essai d'anode 71 à 75, cependant que les con- nexions d'alimentation positives d'anode sont reliées en commun eonduetivement. Un tel dispositif inverse peut, par exemple, tre préérable, si l'on considère comme désirable de mettre à la terre la borne positive de la source d'alimentation d'anode à 1'effet d'empcher la corrosion.
Toutefois, ordinairement, le dispositif représenté, dans lequel les bornes néga- tives d'alimentation d'anode sont mises à la terre et reliées entre elles et les conducteurs d'alimentation positifs commandés indivi duellement par les clés d'essai, est à préférer.
Bien qu'on préfère utiliser des cathodes à chauffage indirect, on pourrait employer des filaments à chauffage direct, en intercalant des bobines d'impédance convenable pour isoler lesdits filaments de la terre, en ce qui concerne les courants à fréquellee radioélee- trique. En eonséquenee, il doit tre bien com- pris que lorsque la présente description se réfère à une surface de cathodes excitée en vue de son émission par des organes de chauf fage, une telle expression doit tre considérée dans une acception englobant une surface de filament chauffée par elle-mme.
Il est évident que l'on peut utiliser des types de systèmes d'antennes autres que le type Adcock en H composé de quatre dipôles ; par exemple, on peut utiliser quatre antennes rectilignes mises a la terre à l'une de leurs extrémités, formant un dispositif Adcock croisé, dit en U et non plus un dispositif croisé en H. Dans ce cas, les éléments de couplage peuvent tous se présenter sous la
forme représentée sur la fig. 4. Il est à noter que, dans un tel système, un seul tube est nécessaire pour coupler chaque élément d'an- tenne à sa ligne.
Selon une variante, on pourrait utiliser une paire de dipôles ou une paire d'antennes rectilignes mises à la terre à l'une de leurs extrémités, pour former un demi système Adoock qu'on pourrait alors faire tourner directement an lieu de le coupler à un goniomètre tournant.
En outre, il est à noter que l'appareillage d'alimentation qui est représenté sur la fig. 2 comme réalise à l'aide du mme élément 70, comportant les commutateurs d'essai, pourrait tre distinct dudit élément. Ainsi, par exemple, la source d'alimentation pourrait tre disposée sur un camion à une certaine distance des récepteurs et l'élément de commande 70 pourrait tre disposé à proximité du récepteur 40, ou mme à une petite distance dudit récepteur. Toutefois, quel que soit le cas, il est désirable que les commutateurs d'essai soient disposés de façon commode par rapport au récepteur, de sorte que la manipulation des commutateurs puisse tre aisé- ment combinée avec la lecture de l'indicateur 43 ou des appareils de mesure d'anode (non représentés) de l'élément 42.
Direction-finding installation.
The present invention relates to a direction-finding installation comprising antenna elements arranged in the form of a directed assembly and a direction-finding receiver disposed at a distance from the antenna elements.
This installation is characterized by high frequency transmission lines in a number smaller than the number of said elements and connecting said receiver to said elements, vacuum tube amplifiers coupling one of said elements to one of said lines, at least two different elements being coupled to one of said lines, an operating power source for said amplifiers, said source being connected to the individual amplifiers by means of separate conductors passing through a remote control point, and switch means at said control point for individually disconnecting said conductors in order to put said amplifiers out of operation.
This installation can be designed so that the balancing of the remote antenna elements and of the transmission lines can be easily checked.
This direction-finding installation, of the type with remote antennas, can be operated over a wide band of frequencies and be able to give clear and precise indications to dispel any doubt for all frequencies included in said band.
One can provide in such an installation an antenna to remove doubt and arrange so that the signals applied by this antenna to remove doubt to the receiver have a substantially constant phase relationship with the signals applied by the antenna system directed to said receiver, independent of frequency variations in a wide band.
The antenna system in this installation can be an Adcock-type system and form a set of four dipoles or four rectilinear earthed antennas, connected in pairs to transmission lines which end at the receiver, the lifting antenna. of doubt being connected to a separate transmission line also terminating at the receiver.
The directed set of antennas can also be made up of dipoles, while the antenna to remove the doubt can be a rectilinear antenna earthed at one of its ends.
Preferably, arrangements will also be made so that the energy effectively captured by each antenna is adjustable from a distance.
In addition, it is possible to provide means so that the effective energy transmission factor or coupling factor of two antenna elements, with respect to a transmission line, can be individually modified remotely, so that 'one can achieve the balancing.
The following detailed description, made with reference to the drawing, shows, by way of example, one embodiment of the object of the invention. In this drawing:
Fig. 1 is a perspective diagram of a direction finding installation.
Fig. 2 is a schematic representation of the low frequency circuits of the installation of FIG. 1.
Figs. 3 and 4 are schematic representations of the circuits of certain coupling amplifiers shown in FIGS. 1 and 2.
Consideration will be given more particularly to FIG. 1. The four dipoles 10,11,12 and 13 are arranged in a square to form an Adcock type assembly, called H. Said antennas are coupled by members 20,21,22,23 to the four high-frequency transmission lines. quence 30, 31, 32 and 33, the two transmission lines 30 and 32 being joined to the single long transmission line 37 and the two transmission lines 31 and 33 being joined, in a similar manner, to the line long transmission lines 38. The two long transmission lines 37 and 38 terminate at the direction finder receiver 40.
In order to dispel any doubt, a fifth antenna element 15 is provided, said element preferably being a rectilinear antenna grounded at one of its ends rather than a dipole, and being coupled by a device. 25 to a transmission line 35 which terminates directly at the direction-finding receiver 40. Said direction-finding receiver 40 may be of a suitable known type capable of operating with fixed antennas. For example, it can mainly comprise a quadrantal goniometer or variocoupler 41, driven by a motor, a detector and amplifier element 42 and an indicator 43 which is driven by the same motor 44 as the goniometer 41.
In the receiver 40, the waves applied on the transmission lines 37 and 38, from the directed assembly 10-13, are transmitted to the goniometer 41. The application of said waves to said goniometer is done in a well known manner, using the usual cross stators (not shown).
The output energy of the goniometer (collected in a conventional manner from a rotating explora- tion coil, not shown) ends, via a high frequency transmission line 45, at the sensor element. and amplifier 42. The waves applied to the transmission line 35 from the dispelling antenna 15 reach, through the phase shifter element 46, the detector and amplifier element 42, in which said waves are mixed with the signals arriving via line 45 of the goniometer.
The phase shifter 46 is preferably a slightly aperiodic circuit, capable of giving a phase shift of the order of 90 for all frequencies included in a fairly wide band. A preferred embodiment of the phase shifter 46 consists of an artificial line of a length such that a phase shift of 90 "is obtained for the average frequency of the band to be used.
If the bandwidth is limited to one octave, the artificial line can be, for example, designed in such a way that it gives a phase shift of 60 at the lowest frequency of the band and a phase shift of 120 at the lowest frequency. higher of said band, the phase shift being thus maintained with a maximum difference of 30, on either side of the quadrature for all frequencies.
If a phase shift closer to quadrature is desirable, or if a wider band must be used, an artificial line can be used, the output energy of which is collected on a voice coil, said voice coil being in single control with the components. tuning of the detector and amplifier element 42, so that it is moved when tuning said members.
The signals arriving from the output of the phase shifter 46 are mixed with the signals arriving via the transmission line 45 of the goniometer, with a view to removing any doubt. Preferably, the signals from 46 are not used, while the precise direction line is determined, but are added to the signals from 45, in response to the operation of an appropriate switch, only, when desired. - undermine the direction of signals whose direction line has been marked.
The mixing devices, in signals of 46 and of line 45, as well as the switch causing said mixing when the removal of doubt is desired, are not represented, being assumed to be included in the detector-amplifier element 42. .
The output energy of element 42 is applied, as shown, to indicator 43.
As described above, the apparatus is of the conventional type in its outline, except that it uses a rectilinear doubting antenna grounded at one of its ends 15, with the antenna directed dipole type Adcock in H.
The coupling members 20, 21, 22 and 23, which have only been mentioned above in general, are shown in FIG. 3.
As can be seen from said figure, each of said coupling elements comprises four vacuum tubes 51, 52, 53 and 54, the two tubes 52 and 53 being normally used as a push-pull amplifier and the two tubes 51 and 54. serving as reserve tubes, which can be used in connection with tubes 52 and 53. The push-pull amplifier comprising tubes 52 and 53 is of the so-called cathodyne type, in which the output load resistors 55 and 56 are in the connections of cathodes common to the grid-cathode and anodecathode circuit.
As is well known, such a cathodyne assembly produces a very strong negative reaction, so that the voltage gain is less than unity. By virtue of this strong negative reaction, however, the apparent output impedance of the amplifier is made very low and can therefore be very precisely balanced with the characteristic impedance of the associated line (for example of line 30 in the case of amplifier 20). As a result, the amplifier can produce a large power gain, despite the fact that its voltage gain is less than unity.
Still other advantages are obtained by dii) placing the catliodyne type amplifier in such a way that it serves as an antenna cut-off device, which can be controlled remotely to facilitate the isolation of the various antennas with a view to the tests of. verification.
Said antenna cut-off characteristic includes the fact that the anode polarization connections of the five amplifiers are arranged such that at least one conductor per amplifier (shown in Fig. 3 by the B + conductor) is connected. individually, from each separate amplifier to the control element 70 adjacent to the receiver, as shown in FIG.
2 and that individual test switches 71, 72, 74 and 75 of element 70 are arranged in such a way that they individually cut off the anode voltage of the various amplifiers 20, 21, 22 and 23, this which effectively decorates the corresponding antennas of the transmission lines leading to the receiver.
As can easily be seen in FIGS. 2 and 3, the five B + conductors from amplifiers 20,21,22,23,25 are contained in five separate cables 30a, 31a, 32a, 33a, 35a, up to a junction box 65 and from there extend, in the form of five separate conductors in a single cable 36a to the control element 70.
Said antenna cut-off characteristic further includes the fact that the heating circuits also individually terminate at the separate amplifiers 20, 21, 22 and 23 and that test switches 76, 77, 79 and 80 are provided to individually cut said said amplifiers. heating circuits.
Interrupting the heating circuits serves to isolate the antenna even more effectively than cutting off the anode current, since the filaments being turned on and the anode voltage being cut off, the grid and cathode together form a diode and that, under these conditions, some transmission can take place between the grid and the cathode, via the conductivity path of the electrons between the electrodes.
Each of the amplifiers is provided with a complete set of reserve tubes (for example tubes 51 and 54 of amplifier 20 of fig. 3) and said tubes are connected to the amplifier circuit in parallel with the normal tubes. . Due to the strong negative reaction in the assembly, the permanent connection of the reserve pipes, in parallel with the normal pipes, has no harmful influence. In addition, it has been found that by mounting the tubes in this way, it is possible to substitute the reserve tubes for the normal tubes, by a simple control of the heating voltages.
Thus, the heating connections of the normal tubes and of the reserve tubes of each of the amplifiers are separate from each other and selector members 81,85 are provided in the control element 70, to selectively determine which of the sets of filaments should. be made active.
According to the preferred embodiment shown, the heating connections of all the amplifiers are connected on one side to a common point and earthed to ground 50 (see fig. 3), said common low potential heating connection. being designated in FIGS. 2, 3 and 4 by the reference Lll.
Opposite ungrounded connections or high potential heater connections end in separate conductors, with the high potential heater connections of normal tubes 52 and 53 ending in the HI, N conductor, while those of reserve tubes lead to conductor Hllkl. Said connections are then brought, individually, to the control element 70 shown in FIG. 2, so that ten separate connections (for the high potential sides of the normal and spare filaments of the five amplifiers) are controlled by the five switches 81 to 85.
Consequently, it is clear that the embodiment shown by way of example, using eleven heating conductors, going from the amplifiers 20, 25 to the element 70, has the advantage of allowing, from a distance, the passage of the amplifiers. normal to reserve amplifiers and the additional advantage of allowing the amplifiers to be switched off one by one, by switching off their heating filament.
The advantages mentioned above could be obtained with a smaller number of conductors, by isolating the connection Lh, of each amplifier, from the ground 50, by means of a stop capacitor, while jointly connecting the five connections HIN and , likewise, the five HhS connections. The Li connections, could then start separately from each amplifier, bringing the total number of heating connections ending at control element 70 to seven.
By activating one or the other of the two connections EhN, EltS, we could switch from normal amplifiers to reserve amplifiers and the individual amplifiers could be switched off by individual interruption of the Loft connections.
The arrangement shown in FIGS. 2 and 3, according to which eleven separate connections terminate at control element 70 is, however, to be preferred, since it allows some amplifiers to operate with their normal tubes, while others operate with their normal tubes. reserve tubes.
Attention is drawn to the fact that three separate conductors connect the ground 50 of each amplifier to the receiver station, as can be seen by comparing FIGS. 1, 2 and 3. One of said conductors is the sheath of the corresponding high frequency line (for example lines 30, 38, in the case of amplifier 20). The other conductor is the conductor Lt, mentioned above, the conductor LI, of the amplifier 20 for example, passing inside the cable 30a to the junction box 65, then being joined to the cables. other Lu ,, conductors in said junction box (see fig.
2), then passing through cable 36a to element 70, where it joins the secondary, which is otherwise ungrounded, of the filament heating transformer 86. The third conduetive connection starting from the mass 50 is the conductor
B-which, in the case of the amplifier 20, extends inside the cable 30c to the junction box 65. Said conductor is joined to those of the other amplifiers, then arrives in the cable 36a, up to 'in element 70.
Anode test switches 71-75 5ont. arranged in such a way that when the anode voltage of any of the amplifiers is switched off, a dummy load (for example 91, 92, 93, 94 or 95) is connected instead of the load d the amplifier anode, so as not to disturb the voltage supply to the other amplifiers.
Each of the heater test switches 76-80 is also arranged to provide identical connection of a dummy load, when said switch is in its left position, to cut the heater filaments of the associated amplifier. .
I) Preferably, each heater switch also cuts off the anode voltage, to avoid overloading the anode supply during the first few seconds. after setting the switch to the left position. Said characters are of great value in that they ensure that switching on or off any one of the amplifiers or two amplifiers at the same time does not affect the gain of the other amplifiers.
The existence of anode test switches 71 to 75 allows rapid verification of the gains of the various antennas, by simply switching on or off the various amplifiers. By using said anode test switches, the operator avoids the long delays (sometimes reaching several minutes) necessary to reach the stable state after switching on or off the image heating currents and good quality comparison results can be obtained, even if the antennas are not absolutely decoupled.
When using the heater test switches 76-80, the amplifiers are made more completely ineffective, so that the corresponding antennas are almost absolutely cut off from their transmission line; when said switches are used, a considerable time is required for the cooling and heating of the filaments and, consequently, the comparisons cannot be made as quickly as with the test switches 71 to 75. However, due to the deletion of the diode effect, the tests, when they are carried out, can be more precise.
It is envisioned that the anode test switches 71-75 will be used primarily to quickly determine whether or not the four antennas 10-13 are approximately equal in terms of their effective pickup energy. Such a test is usually carried out after the antennas have been carefully aligned and balanced once and for all and serves to indicate whether or not one of the antennas has been significantly affected by enemy artillery fire. , for example, or for other accidental reasons.
To perform such a rough test, a small portable transmitter can be placed in any suitable direction, at an appreciable distance from the set of antennas; in most cases any existing signal of essentially constant intensity can be used. In all cases, the anode test switches 71 to 75 are placed first in the off position, then in the on position, one switch at a time, and the The magnitude of the indication given by indicator 43 or by an anode current meter in detector-amplifier element 42 is used as a measure of the energy of the signal applied to the antennas.
When they are all switched on one by one, the antennas should give signals of equal amplitude.
The heater test switches 76 to 80 should be used to carefully align the devices when they are first installed in a new location or in the case of permanent installation at intervals of, for example, one month or one. week. For said careful alignment, a hand-held transmitter is first placed at an appreciable distance from the antennas and on the line passing through the dipoles 10 and 2. The amplifying elements 20 and 22 are then made active by the setting to the right position of switches 80 and 77, as shown in fig. 2, the other switches 76, 78 and 79 being set to the left position, to switch off the other amplifiers.
The two dipoles 10 and 12 must then receive signals of equal magnitude and of opposite phase and the resulting signal, transmitted by the high frequency line 37 to the receiver 40, must be zero. If said signal is not zero, the gain of amplifiers 20 or 22 must be adjusted until said signal becomes exactly zero. Disconnecting the antennas 10 and 12 during this adjustment facilitates, to a large extent, said adjustment, eliminating the application of signals through line 38. After completion of said adjustment, a similar adjustment and test must be carried out. , as regards the antennas 11 and 13, the transmitter being moved to a location located in a straight line with said antennas.
The adjustment of the gains of the various amplifiers can be modified remotely, from element 70. For this purpose, the gain control rheostats 101, 102, 103, 104 and 105 are provided in series with the positive conductors of individual anode supply, leading to the different amplifiers. Such rheostats are particularly useful in combination with the test switches, but, even in the absence of said adjustable gain control rheostats 101 to 105, it is found that the test switches 71 to 75 and 76 to 80 are very useful. , given that the antennas can be checked remotely, even if their adjustment cannot be.
Fig. 4 shows, by way of example, the assembly of the amplifier element 25, which couples the doubt-removing antenna 15 to its transmission line 35. As is clear from the examination of FIG. 4, said amplifier is essentially analogous to the others (as shown in fig. 3), but about half of the equipment being omitted. Amplifier 25 is a single tube, the two tubes shown in FIG. 4 corresponding respectively to normal operation and emergency operation.
To obtain a symmetrical output energy, the two conductors of the high frequency transmission line 35 are connected, respectively to the cathode load resistor 55
(which corresponds exactly to the cathode resistor bearing the same number of the device in FIG. 3) and to an anode load resistor 56 ′ (which replaces the second cathode resistor 56 in FIG. 3).
Preferably, resistors 55 and 56 ′ are chosen such that the effective signal applied to the two conductors of line 35 is identical. For this purpose, the resistances 55 and 56 ′ must be approximately equal.
The five low-frequency conductors B +, IN, HhS, Lh, B, which exit from the side of the amplifier 25, inside the cable 35a, correspond exactly to the five conductors bearing the same references and leaving each of the amplifiers 20 to 23 in cables 30a, 33a and the connection of said conductors is exactly analogous to that of the other conductors of FIG. 2.
By the use of an aperiodic coupling amplifier 25 and by that of the corresponding coupling amplifiers of the dipoles 10 to: 13, one obtains useful, residing in that the signals coming from the antenna 15 arrive at the receiver 40 with a relation fairly well-defined phase with respect to the signals from the four directed antennas. Usually, in direction finding systems intended for operation over a wide frequency band of the order of an octave or more, the phase relation between the signals of the removal of doubt antenna and those of the antenna system directed varies extremely indefinitely with frequency, which makes the indications to dispel doubt unreliable.
Such indeterminate variations arise from two causes: 1 The coupling transformers ordinarily used for the adaptation of dipole antenna elements to their lines are themselves characterized by resonance effects giving rise to large phase shifts in said transformers; 2 Transformers do not precisely balance the antenna impedance ii the characteristic line impedance at all frequencies in the band, and therefore very sensitive reflections occur at the ends of the transmission lines horizontal.
Said reflections can, for certain phase relations, be further intensified at the T junction point, where the horizontal transmission lines are joined to the long vertical line ending at the receiver, so that the effective reflection coefficient at said T junction point , seen from the receiver, can, for certain frequencies, be very high and exceed, in a large number of cases, 80 / o.
By effective reflection coefficient at the junction point seen from the receivers, it is necessary to understand the total reflection coefficient at the T junction point, considered simultaneously with all the components arranged on the side of said point where the antenna is located. In other words, if we assume that a wave of one volt is applied to the line (by a generator replacing the receiver intended for testing), the fraction of a volt which is reflected back to the generator from the point junction point (as a result of reflections at said junction point combined with them from all other points of discontinuity beyond said junction point) is referred to herein by the expression effective reflection coefficient at the junction point seen from the receivers.
Thus, any wave reflected by the receiver and propagating in the opposite direction as far as the T junction point can be reflected again in the other direction with reflection coefficients of 800 / o or even more, then be again. reflected by the receiver. The effect of such multiple reflections depends to a very large extent on the length expressed in wavelengths of the long transmission line between the T-junction point and the receiver and on the shifts of the reflection coefficients at the T junction point and receiver.
Under unfavorable conditions with effective s coefficients at the receiver and at the T-junction point of 80 / o, the resulting phase of the waves arriving at the receiving end of the line may vary by more than 80 tel depending on the exact number of lengths d. wave contained in the length of the transmission line, between the T-junction point and the receiver. In the presence of indeterminate phase shifts of such magnitude, the problem of determining the phase of the antenna energy is to remove any doubt, such that it substantially coincides with that of the energy coming from the system. of directed antennas, becomes practically insoluble.
It is possible, for the first time, to envisage operation over a wide frequency band (for example a band reaching 2/3 of an octave or even more),> while maintaining a phase relation substantially fixed between the signals applied to the receiver 40 by the doubting antenna 15 and those applied to said receiver by the other antennas.
Preferably, the rectilinear antenna, grounded at one of its ends 15, is at a sufficiently high level above the other antennas, so that the transmission line 35 has a length approximately equal to the sum of the lengths of transmission lines 30 and 38 or the sum of the lengths of transmission lines 31 and 37.
By virtue of the essentially aperiodic nature of the amplifier-type coupling elements used, two of the main problems posed by the indications to dispel doubt in a broadband direction finder are solved: First, the phase shift of which the The coupling element is weak being due almost entirely to the antenna tuning coil 57. Second, the apparent impedance of the coupling element seen from the associated transmission lines (such as 30, 31, ete.) Is matched to the characteristic impedance of said lines with precision for all frequencies included in the band used. .
Therefore, if the characteristic impedance of horizontal transmission lines (such as 30.31, etc.) is made approximately equal to or double the characteristic impedance of the lines extending between the T-junction points and the receivers, one can easily achieve a perfect adaptation of the entire transmission system, at least as regards its end where the antennas are arranged.
If, on the other hand, any imbalance exists at the receiving end (i.e., at the point where the long transmission lines meet at receiver 40), such imbalance does not produce any deleterious effects, at 1 ' exception of a reduction in the power applied to the receiver. It is true that the waves reflected by the receiver give rise to standing waves, but said standing waves are independent of the exact length of the transmission line expressed in wavelengths.
The energy reflected by the receiver is not reflected again at the antenna end of the transmission line, if said line is suitably matched to said antenna end. as in the above hypothesis.
Therefore, no repeated reflection capable of giving rise to a rapidly varying indeterminate shift for small frequency variations can occur.
The phase of the energy arriving at the receiving end of the transmission line is in no way affected by the waves reflected by the receiver.
In certain cases, it may be preferable to give the horizontal transmission lines 30, 31, etc. the same aerometric impedance as for the long transmission lines terminating at the receiver. When the characteristic impedanes of said lines are equal, there is a reflection coefficient of 33 1/30 / o at the T-junction. By virtue of the fact that there is no reflection at the end of the lines of horizontal transmission at the point where they are joined to the coupling elements, however, the effective resultant reflection coefficient at the junction point seen from the receiver is the same as the actual coefficient of said junction point.
In this way, no large indeterminate phase shift can take place, even if the receiver is very strongly unbalanced. Assuming, for example, that the receiver is 80 / o unbalanced with respect to its line, the maximum phase variation which can be produced by multiple reflections, when the length of the transmission lines between the T junction point and receivers is changed, is + 151/2, since the line coupling the doubt-removing antenna to the receiver has no T-junction, there is no phase variation produced by reflections from the energy arriving through said line, however great the coefficient of reflection at the receiver.
In this way, the relation between the energy coming from the doubt-removing antenna and that coming from the directed antenna system is fixed to a reasonable extent, its indeterminate variation due to reflections not exceeding 15t'2, for a reflection coefficient of 80 "/ o at the receiver.
By providing a reasonably aperiodic phase shifter of 90, 46, as previously described, the energy to dispel doubt can be safely combined with a predetermined additive or sotIstrative relationship to the energy coming from the system. directed antennas and said relation is not inverted from the additive sense to the subtractive sense, due to a variation in the received frequency.
Although the preferred embodiment of the invention, shown by way of example in Figs. 1 to 4, or eoneue with the grounded anode supply conductors in common and the anode test keys connected to the individual anode supply conductor, a reverse device with negative conductors of Individual anode supply and a common positive anode supply connection, is also possible.
To produce such a device, each negative anode supply terminal must be isolated from the earth by a shunt capacitor, while remaining conductively connected to the cathode resistors 55 and 56, the middle tap of the gate leakage resistor 58 and the discharge grids of the tubes 51 to 54, all these points being electrically isolated from the earth, but suitably shunted to the earth.
The five individual negative anode supply connections can then terminate separately at control element 70 and from there pass through anode test switches 71-75, while the positive supply connections anode are connected in common eonduetively. Such a reverse device may, for example, be preferable, if it is considered desirable to earth the positive terminal of the anode power source in order to prevent corrosion.
Usually, however, the device shown, in which the negative anode supply terminals are earthed and connected together and the positive supply conductors individually controlled by the test keys, is preferred. .
Although it is preferred to use indirectly heated cathodes, direct heated filaments could be employed, interposing coils of suitable impedance to insulate said filaments from earth, with respect to radio frequency currents. Consequently, it must be understood that when the present description refers to a surface of cathodes excited with a view to its emission by heating members, such an expression must be considered in a sense including a heated filament surface. by itself.
It is obvious that one can use types of antenna systems other than the Adcock type in H composed of four dipoles; for example, one can use four rectilinear antennas earthed at one of their ends, forming a crossed Adcock device, said in U and no longer a crossed device in H. In this case, the coupling elements can all be present under the
shape shown in FIG. 4. Note that in such a system only one tube is needed to couple each antenna element to its line.
According to a variant, one could use a pair of dipoles or a pair of rectilinear antennas earthed at one of their ends, to form a half Adoock system which could then be rotated directly instead of coupled to it. a rotating goniometer.
In addition, it should be noted that the supply apparatus which is shown in FIG. 2 as produced using the same element 70, comprising the test switches, could be distinct from said element. Thus, for example, the power source could be placed on a truck at a certain distance from the receivers and the control element 70 could be placed near the receiver 40, or even at a small distance from said receiver. However, whatever the case, it is desirable that the test switches be conveniently disposed relative to the receiver, so that the manipulation of the switches can be easily combined with the reading of indicator 43 or of the indicators. anode measuring devices (not shown) of element 42.