Installation de radiogoniométrie et de détermination de distance.
La présente invention a pour objet une installation de radiogoniométrie et de détermination de distance employée notamment pour déterminer à une station fixe la position d'avions.
L'utilisation de radiogoniomètres pour dé- terminer la direction et la position d'avions, en vue du contrôle dans un aéroport a été de pratique usuelle depuis de nombreuses années, la position des avions étant détermi- née par triangulation, au moyen de relèvements pris simultanément par deux stations radiogoniométriques éloignées l'une de l'autre et fonctionnant en liaison. En vue de la prise de ces relèvements, l'avion émet une longueur d'onde donnée et cela d'ordinaire seulement sur demande de la station de com- mande.
Dans un système de détermination de la position d'avions, on faisait usage d'un appa reillage de détection radio-électrique d'obstacles, au moyen duquel la distance était déterminée par une mesure du temps employé par un signal à se propager d'un émetteur terrestre à l'avion et à revenir au voisinage immédiat de la station émettrice, après réflexion sur l'avion. La direction était déterminée en même temps par enregistrement des angles de site et de gisement de l'antenne (à direct- vité poussée) émettriee ou réceptrice, correspondant au maximum de réception du signal réfléchi.
La position de l'obstacle, déterminée de cette manière, pouvait alors être reproduite sur l'écran d'un oscillographe à faisceau cathodique sous la forme fréquemment dénommée indication de position sur plan , la surface de l'écran correspondant à une zone de rayon donné autour de l'émetteur et la position de l'avion étant indiquée par un spot cathodique au point approprié dudit écran. Comme, avee ce procédé, le rôle de l'avion est purement passif, le système de re pérage n'établit aucune distinction entre un avion et un autre et les positions de plusieurs avions peuvent être indiquées simultanément sur le même indicateur de position, sans aucon moyen d'identification individuelle.
Pour pouvoir distinguer les avions entre eux, on a déjà établi des systèmes dans lesquels l'avion joue un rôle actif et est pourvu de moyens de réception du signal rayonné par l'émetteur terrestre et de radiation automati- que du signal, non pas tel qu'il est reçu. mais modulé par une caractéristique distinetive permettant son identification. Un émetteur comportant des organes de modulation spéciaux est alors nécessaire sur l'avion.
L'installation suivant l'invention se distingue des installations connues de la. façon suivante : Elle comprend une station fixe et une station mobile dont on désire déterminer la position, cette station mobile coopérant avec la station fixe. Dans cette installation, la station fixe rayonne une première onde porteuse modulée et la station mobile une seconde onde porteuse dont la fréquence est différente de celle de la première onde porteuse, cette seconde onde porteuse étant modulée en réponse à la modulation de la pre mière onde porteuse, telle qu'elle est reçue à ladite station mobile.
Cette installation est ca- raetérisée en ce qu'elle comprend, à la station fixe, des moyens agencés pour donner automa- tiquement et sur l'écran d'un oscillographe à rayon cathodique, d'une part, une indication de l'azimut de la station mobile en réponse à ladite seconde onde porteuse rayonné et, d'autre part, une indication de la distance entre la station mobile et la station fixe en réponse aux modulations desdites première et seconde ondes porteuses.
De préférence, l'indication de gisement est produite sous forme d'une trace radiale unidirectionnelle, ladite trace servant également de ligne de base pour la mesure de la distance.
L'installation ci-dessus définie peut être utilisée avec avantage dans un aéroport pour se rendre compte de la position d'avions mu- nis d'émetteurs et de récepteurs destinés aux communications et, en particulier, sur les champs d'aviation actuellement desservis par des stations radiogoniométriques coopérant en groupes, de manière à établir un service de détermination de position au moyen d'observations de relèvements croisés.
Une seule station radiogoniométrique est alors nécessaire dans une zone de service donnée ; ceci procure une économie en appareillage et en personnel et une augmentation de la vitesse de fone- tionnement. Un service radiogoniométrique peut être fourni même à partir d'une surface trop limitée pour permettre la prise de relè- vement croisés, par exemple dans le cas d'une base aérienne établie sur une île ou sur un porte-avions.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention et une variante. Dans ce dessin :
La fig. 1 représente symboliquement, à l'aide de rectangles, une station fixe eonstituant une partie d'une première forme d'exé- cution de l'objet de l'invention.
La fig. 2 représente de la même manière une station mobile fonctionnant en coopération avec la station fixe de la fig. 1.
La fig. 3 est relative à une variante d'une partie de la station fixe de la fig. 1.
En ce qui concerne le dessin, il doit être bien compris que, lorsque les rectangles représentant les appareils élémentaires sont couplés au'moyen d'une ligne unique, ladite ligne doit être comprise comme contenant le nombre de conducteurs nécessaires au couplage efficace des éléments. Il doit également être bien compris que lesdites lignes de eouplage peuvent comprendre des organes amplificateurs ou affaiblisseurs permettant d'obtenir les niveaux d'énergie désirés.
Sur la fig. 1, le numéro de référence 1 dé- signe une source d'ondes électriques locales de fréquence donnée, relativement basse, 80') cycles seconde, dans l'exemple considéré.
Cette source comporte un générateur d'impulsions 2 fournissant des impulsions d'une durée de l'ordre de 5 à 10 microsecondes et ayant une fréquence de récurrence de 8090 cyeles/seconde, à un diviseur de fréquence 3, dont le facteur de division est de 10. L'éner- gie de sortie du diviseur 3 est appliquée à un filtre 4 qui sélectionne la composante ayant la fréquence de 809 eyeles ; seeonde. Cette eomposante est appliquée, par la connexion 5 et le commutateur 6, à l'étage de modulation de l'émetteur radio-électrique 7 qui rayonne de l'énergie modulée sur une longueur d'onde 21, au moyen de l'antenne omnidireetionneUe 8'.
L'émetteur 7 peut être l'émetteur de eom munication normalement utilisé par la station fixe pour communiquer avec la station mobile coopérant avee elle, et avee d'autres stations. Lorsque cet émetteur est utilisé pour les communications, le commutateur 6 est amené de la position 5 à la position 8, position sur laquelle la communication à transmettre est amenée à partir d'une source fournissant la tension de modulation, cette source étant indiquée par la référence 9. Le commutateur 6 est alors dans la position représentée en 10.
Le numéro de référence 11 désigne un système d'antennes directif alimentant un ré cepteur radiogoniométrique automatique 12 sensible à de l'énergie rayonnêe sur une lon- gueur d'onde/. s différente de l'onde/ de l'émetteur 7.
En même temps que ledit récepteur-est utilisé pour l'obtention du relèvement de la station mobile, il peut être utilisé pour les communications téléphoniques et sa. sortie comporte, dans ce but, une voie de commn- nication.
On donnera ci-après une brève description du système radiogoniométrique comprenant les éléments 11. et 12.
Le système d'antennes réceptrices 11 est du type Adcoek et comporte quatre dipôles situés aux angles d'un carré, les paires de di- pôles opposées et placées sur des diagonales étant réunies par des connexions croisées et les deux paires de dipôles ainsi constituées fournissent des tensions respectivement pro portionnelles à sin a et à cos a, où a est l'an- gle compris entre la direction d'arrivée du signal haute fréquence et l'une des paires de dipôles. Un dipôle additionnel, situé au cen- tre du carré, fournit une tension dont]'amplitude est indépendante de la direction de la source du signal.
Les signaux de sortie des paires de dipôles sont convertis, dans le récepteur 12, au moyen de modulateurs équilibrés et d'oscillateurs à basse fréquence, en bandes latérales de la fréquence porteuse originale. Le signal d'une paire de dipôles qu'on désignera, pour plus de commodité, sous le nom de paire Est-Ouest est modulé au moyen d'une tension à cinq kilocyeles seconde. Le modulateur équilibré supprime la fréquence porteuse, mais laisse subsister les bandes latérales supérieure et inférieure résultant de ladite modulation : ces bandes latérales sont d'amplitude proportionnelle au signal fourni par la paire de dipôles au modulateur et dans une certaine relation de phase avec ledit signal.
T) façon analogue, le signal de la seconde paire de dipôle, ou paire Nord-Sud, est modulé par une tension de 6 kilocycles/ seconde, de manière à produire des bandes latérales d'amplitude proportionnelle à celle du signal fourni par la paire de dipôles eor- respondante et dans une certaine relation de phase avec lui.
Les bandes latérales ainsi prodnites par les deux paires de dipôles sont alors appliquées, en même temps que le signal obtenu du dipôle central, à un système ampli ficateur-détecteur commun, aux bornes de sortie duquel on obtient deux tensions : l'une de 5 kilocycles/seeonde, obtenue comme produit de détection du signal du dipôle central et des bandes latérales à 5 kilocyeles/seeonde correspondant à la paire du dipôle Est-Ouest et l'autre de6kiloeycles/seeonde, obtenue à partir du signal du dipole central et des bandes laté- rales à 6 kilocyeles/seeonde correspondant à la paire de dipôles Nord-Sud.
Le signal du di- pôle central est également démodulé en soi, de sorte que les bornes de sortie du système amplificateur-détecteur commun fonrnissent, en plus des deux tensions ci-dessus mentionnées, toute modulation qui peut avoir été appliquée à l'énergie reçue, à la source de radiation de celle-ei. Cette modulation est isolée, au moyen d'un filtre laissant passer une bande de, par exemple, 250 eyeles/seconde à 3000 cycles/seconde, la sortie du filtre étant connectée, par les lignes 3 et 14, à un poste de réception de messages 15 et, également, par leslignesl3 et 16, aux montages déterminateurs de distance ci-après décrits ;
à la sortie dudit système amplificateur détecteur, les tensions à 5 et à 6 kilocycles obtenues sont partiellement séparées par des filtres simples et ensuite appliquées chacune à un détecteur différentiel. Dans l'un desdits détecteurs différentiels, on fait battre la tension à 5 kilocycles obtenue avec une tension à 5 kiloeyel. es/seconde directement empruntée à l'oscillateur de la modulation Est-Ouest, de manière à produire une tension continue de sortie ; dont la bran- deur et le sens varient avee la grandeur et la. phase de la tension à 5 kilocycles/seconde obtenue, c'est-à-dire avee l'amplitude et la phase du signal fourni par la paire de dipôles Est-Ouest.
De même, dans l'autre détecteur différentiel, la tension à 6 kilocycles/ seconde obtenue est amené à battre avec une tension à 6 kilocyeles/seeonde directement empruntée à l'oscillateur de modulation Nord
Sud, de manière à fournir une seconde tension continue de sortie, dont la grandeur et le sens varient avec l'amplitude et la phase du signal fourni par la paire de dipôles Nord-Sud.
L'énergie de sortie du récepteur 12 consiste donc en deux tensions continues, correspondant respectivement, en sens et en grandeur, à des fonctions sinusoïdale et cosi- nusoïdale de l'angle que fait la direction d'arrivée de l'énergie reçue, avec la direction d'une des paires de dipôles, le rapport desdites tensions constituant la tangente (ou la cotangente) dudit angle. Dans le récepteur 12 sont inelus des organes de commande automatique de gain, indiqués en 17, par lesquels, pour un angle de gisement donné, les amplitudes des deux tensions constituées sont rendues pratiquement indépendantes des variations d'intensité de l'énergie reçue, sur une gamme d'intensité prédéterminée.
Les deux tensions continues ainsi obtenues sont appliquées par les lignes 18, 19, à un organe convertisseur 20 fournissant des tensions déviatrices correspondantes aux pla ques déviatrices électrostatiques usuelles de l'oscillographe à faisceau cathodique 21 dont les systèmes d'alimentation sont de type classique et ont été omis sur le dessin pour plus de simplicité.
L'organe convertisseur 20 est un dispositif dans lequel les tensions des plaques déviatrices sont obtenues à partir de condensateurs chargés par lesdites tensions continues à travers des résistances et déchar- gés par des commutateurs électroniques commandés par un générateur d'impulsions ree tangulaires 22 qui est synchronisé par une partie de l'énergie de sortie du diviseur de fréquences 3 et qui fournit des impulsions d'une fréquence de récurrence égale à celle de l'onde locale, c'est-à-dire à 809 cycles/ seconde, dans l'exemple choisi.
La déviation du spot cathodique a lieu sous forme d'une trace de balayage linéaire radiale, indiquée en 23, dont la direction correspond, sous ambiguïté de 180 , à la direction de laquelle les signaux sont reçus et qui est orientéevers l'extérieur à partir du centre de l'écran, le retour du faisceau étant assez rapide pour ne laisser aucune trace visible. La trace de balayage radiale ainsi produite peut être utilisée comme trace d'exploration, répétée à la fréquence dit générateur d'impulsions 22 qui commande les commutateurs électroniques et de durée réglable à l'aide du réseau condensateurs-résistances.
En ce qui concerne la radiogoniométrie, on peut faire varier dans de larges limites la fréquence du générateur d'impulsions, pourvu qu'elle soit assez élevée pour donner une trace sans scintillement et pourvu que les constantes de temps du eircuit des plaques déviatrices conviennent à la fréquence choisie. La fréquence du générateur d'impulsions est déterminée par le fait que l'on utilise la trace comme ligne de balayage pour la détermination de la distance et, pour cette raison, elle est faite égale à la fréquence de modulation appliquée à l'émetteur terrestre, c'est-à-dire à 809 eycles/seeonde.
En réglant convenablement la constante de temps du circuit des plaques déviatrices, on peut obtenir, le long de la trace radiale, une échelle des temps approximativement linéaire, de durée juste supérieure à une demi-période de la modulation de l'émetteur et, en stabilisant les potentiels de déviation au moyen d'un système de commande automatique de gain dans le récepteur, on peut rendre pratique- ment constante la longueur de la ligne tracée.
Comme déjà mentionné, énergie de sortie démodulée du récepteur 12 est appliquée à un montage déterminateur de distance par les lignes 13 et 16. L'onde démodulée est tout d'abord appliquée à un filtre à bande passante étroite, de 809 eycles/seconde, pour éliminer tout bruit d'origine extérieure.
L'onde ainsi filtrée traverse ensuite un régu- lateur de phase 25 servant à compenser les dé phasages indésirables provenant de l'appareillage de la station terrestre fixe et elle est utilisée pour commander un générateur d'im- pulsions abruptes '6, à la fréquence de réeurrence de 809 cycles/seconde, dont la. mise en place dans le temps dépend de la phase de la modulation du signal reçu et dont la durée peut être de l'ordre de 10 microsecondes.
Ces impulsions sont ensuite appliquées à la grille de commande 27 du tube à faiseeau eathodique 21, dans le sens voulu pour augmenter l'éclat du faisceau, avec le résultat que la trace obtenue sur l'écran de l'oscillographe prend la forme d'une ligne radiale sur laquelle apparaît un spot brillant, indiqué en 28, la direction de la ligne correspondant à celle de) a station mobile et la position du spot par rapport à l'origine de la ligne correspondant à la distance de ladite station mobile.
Avee une constante de temps convenable des circuits des plaques déviatrices, on peut admettre que l'exploration de temps le long de la trace radiale est linéaire et, dans ce cas, la distance entre le spot et l'origine de la trace peut être lue sur une graduation et traduite en distance de la station mobile, conformément à la pratique bien connue des détecteurs radio-électriques d'obstacles.
Comme il est difficile de s'assurer que l'exploration de temps est une fonction ri goureusement linéaire de la distance le long de la ligne tracée, on peut obtenir une détermination plus précise de la distance de la station mobile en prévoyant une indication électronique à curseur glissante, de la manière suivante. Une onde à 809 cycles/seconde est fournie, par la source 1, à travers la ligne 29 à l'élément régulateur de phase 30 qui compense les déphasages indésirables et ladite onde traverse ensuite un élément déphaseur variable étalonné 31 et va ensuite vers un second générateur d'impulsions étroites 32 ayant la même fréquence, soit 809 cycles/ seconde.
L'énergie de sortie dudit générateur d'impulsions est appliquée, à travers le com- mutateur à deux directions 33, à la grille de commande de luminosité 27 de l'oscillographe à faisceau cathodique 21, dans un sens tel que les impulsions augmentent la luminosité. Il en résulte que la trace radiale présente deux spots brillants ; le premier correspond à la phase de la modulation reçue, comme expliqué au paragraphe précédent, et le second est dû au générateur d'impulsions 32 ; la mise en place dans le temps du second spot, c'està-dire sa position dépend du réglage de l'élé- ment déphaseur variable 31. On fait varier ce dernier jusqu'à ce que la position du second spot soit amenée en coincidence avee celle du premier.
La variation de phase né- eessaire pour déplacer le second spot depuis la position de distance zéro, c'est-à-dire depuis l'origine de la trace, jusqu'au point de coïncidence est alors une mesure directe du déphasage total entre les modulations émise et reçue et, par suite, une mesure de la distance de la. station mobile, mesure qui est indépendante de la loi de graduation de l'échelle des temps.
Bien que cette méthode du curseur glis sante, de traduction de l'indication de l'écran en une lecture de distance soit précise, elle implique une opération manuelle et, par suite, demande plus de temps que s'il était possible d'obtenir une lecture directe sur l'échelle. Il a donc été prévu une variante dans laquelle une échelle de distance peut être indiquée de façon électronique sur la trace, la position des graduations de ladite échelle 6tant automatiquement ajustée de manière à tenir compte de tout écart que peut présenter la base de temps d'exploration à partir de la linéarité.
Des impulsions étroites sont appliquées, à une fréquence de récurrence exactement décuple de la fréquence de l'onde locale pulsée, à partir du générateur d'impulsions 2, à travers l'inverseur 34, à la grille de commande 27 de l'oscillographe à faisceau catho- dique 21, de la même manière que les impulsions dont il a été question ci-dessus, avec le résultat qu'il apparaît, le long de la trace un certain nombre de spots de repérage fixes et brillants, 1'espacement entre deux de ces spots adjacents représentant toujours un dixième de la distance qui correspond ellemême à une demi-période de l'onde locale, c'est-à-dire à une demi-période de la modulation de l'émetteur 7, indépendamment. de la loi qui relie la distante le long de la trace au temps d'exploration.
La distance de la station mobile peut alors être déterminée rapidement, avee un bon degré de précision, par lecture de la position du spot de distance sur l'éelielle ainsi constituée, en interpolant lorsque c'est nécessaire. Avec une modulation de l'émetteur à 809 cycles/seconde, la distance correspondant à 1'espace compris entre deux repères d'étalonnage adjacents est de 18, 550 kilomètres.
Il est prévu un commutateur 33 permettant de mettre en circuit soit le curseur glis- sant , soit l'échelle d'étalonnage électronique, comme on le désire.
On remarquera que, dans le système jusqu'à présent décrit, toutes les indications sur la trace radiale ont la même forme, celle de spots brillants, qu'elles représentent l'indiea- tion de distance, les repères d'étalonnage ou les indications du curseur glissant . En pratique, il y a d'ordinaire peu de difficultés à distinguer le spot d'indication de distance des autres indications. Toutefois, pour lever tous les doutes, il est prévu un circuit auxiliaire qui transforme les spots d'étalonnage ou de curseur glissante en courtes lignes per pendiculaires à la trace radiale, couvrant un are d'environ 10 , mais qui laisse inchangé le spot d'indication de distance.
Ceci est obtenu en soumettant le faisceau de l'oscillographe à un champ magnétique à haute fréquence, ea raetérisé en ce qu'en tous points à l'intérieur de la région d'efficacité, ledit champ eomporte une composante parallèle à l'axe du faisceau de l'oscillographe et une autre composante radiale par rapport audit axe et per pendiculaire à ladite composante parallèle. Ce champ est produit par une bobine, repré- sentée en 35, concentrique à l'axe du faisceau de l'oscillographe et excitée à partir d'une source 36 de courant alternatif de fréquence relativement basse, d'environ 200 kilocycles/ seconde ; cette fréquence n'est pas un multiple entier de la fréquence de récurrence des impulsions d'étalonnage.
La position optimum de la bobine le long de l'axe de l'oscillographe est déterminée expérimentalement. Un générateur 37 d'impulsions rectangulaires commandé par le générateur d'impulsions 22 et fonctionnant à une fréquence égale à la moi tié de celle de l'onde locale, c'est-à-dire à 404 l/2 cycles/seconde et produisant une onde dont les demi-périodes positives et négatives sont pratiquement égales, est disposé de manière à bloquer alternativement a) le générateur d'impulsions 26 qui fournit l'impulsion indicatrice de distance dérivée du signal reçu et b)
les deux sources d'impulsions 32 et 34 fournissant respectivement les impulsions de marquage de curseur glissant et les impulsions de marquage d'étalonnage d'échelle.
En outre, l'excitation de la source 36 alimentant la bobine de champ 35 est bloquée pendant la période au cours de laquelle l'impulsion indicatrice de distance est appliquée à l'électrode de commande 27. Le résultat en est que les balayages alternés de la trace radiale sont accompagnés par des indications de types entièrement différents, un balayage montrant seulement l'impulsion indicatrice de distance, sous la forme simple d'un spot brillant sur la trace, alors que le balayage suivant montre, suivant la position du commutateur 33, soit les marques de l'échelle de distance, soit la marque déplaeable au moyen de l'élément 31 ;
ces marques se présentent sous la forme de lignes courtes arquées, indiquées en 38, coupant la trace radiale perpendiculairement. A cause de la persistance de la vision, les deux jeux de marques sont visibles simultanément et clairement distinguables l'un de l'autre, la marque de distance étant un spot et toutes les marques d'étalonnage étant de courtes traces arqués.
Sur la fig. 2 qui représente l'appareillage de la station mobile associée en fonctionnement avec la station fixe représentée par la fiv. 1, le récepteur 39, sensible a la longueur d'onde de l'émetteur de la sta- tion fixe, est excité par l'antenne 40. Ce réeepteur peut faire partie de l'appareillage normal de communication de la station mobile. L'émetteur 41 excite l'antenne 42 à. Ja longueur d'onde 22 à laquelle l'appareillage récepteur de la station fixe est sensible et ledit émetteur peut également faire partie de l'appareillage normal de communication de la station mobile.
Des commutateurs 43 et 44 sont prévus et. permettent de eonneeter le récepteur 39 et l'émetteur 41 soit sur une position de communication, en vue de trans mettre des messages en 45, soit sur une autre position où ils sont intercouplés de façon telle que l'énergie de sortie démodulée du réeep- teur soit appliquée, à travers un filtre 46 sensible de façon. sélective à la fréquence de 809 cycles'seconde, c'est-a-dire a la basse fi-6- quence utilisée à la station fixe pour modu ler l'émetteur 7,
et à travers le régulateur de phase 47 qui compense les déphasages inhérents au récepteur 39, à l'émetteur 41 et au filtre 46 ; ceci a pour effet que la phase de la modulation de l'énergie rayonnée par l'an tenne 42 est la même que celle de la modulation de l'énergie reçue sur l'antenne 4. 0 par radiation à partir de l'antenne 8 de la station fixe.
Dans l'exemple considéré, l'émetteur 41 est modulé en amplitude et le récepteur 39 comporte des organes de commande automa- tique de gain désignés par la référence 48 et réglés de façon telle que l'énergie de sortie du récepteur suffise à la modulation de 1'émetteur 4], à toutes les distances compri- ses dans la région de portée normale du sys- tème radiogoniométrique et indicateur de distance.
Les antennes 40 et 42 sont toutes deux omnidirectionnelles, mais elles sont très espa eées l'une de l'autre pour que le couplage effectif entre les circuits récepteur et émetteur, en tenant compte de la différence des longueurs d'onde et de la sélectivité du récepteur, ne soit pas suffisant pour que des oscillations puissent se produire dans la bou- cle formée par le récepteur et l'émetteur de la station mobile.
Comme dans toutes les stations mobiles, l'écartement possible entre les deux antennes est d'ordinaire tx'es limité, il peut être nécessaire de munir le récepteur 39 de bouclions de résonance ayant une atténuation sélective très élevée sur la longueur d'onde de l'émetteur 2-
La fig. 3 se rapporte à une variante de ] a disposition de la fig. 1 ; cette variante concerne l'appareil indiqué sur ladite figure par le numéro de référence 1 et encadré par un trait interrompu.
Cet appareil est remplacé, sur la fig. 3, par un oscillateur à 809 cycles,' seconde, fournissant par lui-même l'onde locale à basse fréquence, son énergie de sortie étant appliquée à l'émetteur 7 par la connexion 5 et au régulateur de phase 30 par la eonnexion 29 et, d'autre part, au générateur d'impulsions de balayage de temps 22, par la connexion 49 ; dans ce cas, la synchronisation du générateur d'impulsions 22 est eomman- dée à partir de l'oseillateur 48 au lieu de l'être à partir de la sortie du diviseur de fré- quence 3.
L'énergie de sortie de l'oscillateur 48 est appliquée à un multiplicateur de fré- quence 50 ayant un facteur de multiplication de 10 et dont l'énergie de sortie est appliquée à la commande de synchronisation du générateur d'impulsions 2 ayant une fréquence de récurrence 8090 eyeles/seeonde et servant de source d'impulsions d'étalonnage de l'échelle de distance exactement comme sur la fig. 1.
Mais, comme le générateur d impulsions 5, dans la disposition de la fig. 3, na pas d'autre fonction que celle de fournir des impulsions d'étalonnage, l'inverseur d'impulsions 34 peut être supprimé et l'énergie de sortie du générateur 2 peut etre appliquée, à tra- vers le commutateur 33, à l'électrode 27 de l'oscillographe à faisceau cathodique 21.
Dans ce eas, les impulsions de blocage du généra- teur d'impulsions 37, utilisées pour distin- guer les indications d'étalonnage du spot indieateur de distance, sont appliquées a. un dispositif de blocage du générateur d'impulsions 2 et non à l'inverseur 34. La disposition de la fig. 3 présente un avantage sur celle qui est décrite en regard de la fig. 1 ; elle permet une certaine simplification, en supprimant la nécessité de inverseur 34. Toutefois, cet avantage est compensé à un certain degré par la diminution de stabilité des relations de phase entre la source d'impulsions d'étalonnage et la source basse fréquence qui eommande l'ensemble du système.
On décrira maintenant le fonctionnement de l ensemble du système lorsqu il est utilisé pour la navigation aérienne, la station fixe étant alors une station de commande d'aéro- port et la station mobile se trouvant sur un avion. Il est évident toutefois que ce système n'est pas susceptible d'être utilisé seulement pour la navigation aérienne, mais qu'il peut être utilisé pour la détermination de la position des navires ou autres stations mobiles de toutes sortes.
La station de commande de l'aéroport entre en contact avec l'avion dont on désire déterminer la position, par la voie normale de radiocommunication. L'émetteur 7, faisant partie de l'appareillage de la station de commande, transmet alors, sur l'onde Al, pendant une courte période, un signal de modulation dont la fréquence de 809 cycleslseconde est déterminée par le rayon dans lequel le service de détermination de position est à assurer.
Pendant la même période, le récepteur 48 de l'avion, qui est accordé sur l'émetteur terrestre 7 a sa sortie à basse fréquence conneetée à l'émetteur 41 de l'avion, fonctionnant ; sur une onde différente 2, de manière à moduler l'énergie de sortie dudit émetteur à la fréquence dudit signal de modulation, c'est à-dire à 809 cycles/seconde. La phase de cette modulation appliquée à l'émetteur de l'avion est déterminée par la phase de la modulation de l'émetteur terrestre et par le retard de phase dû au temps employé par le signal pour se propager sur la distance qui sépare l'émetteur de l'avion et, bien entendu, par tout retard de phase susceptible de se produire dans l'appareillage de l'avion.
Le signal ainsi émis par l'avion est reçu par le système radiogoniométrique de la station de l'aéroport et est reproduit sur l'écran du tube à faisceau cathodique 21 sous forme d'une trace radiale 23 dont la direction indique la direction de laquelle le signal a été reçu.
Cette trace est constituée par un balayage répété du faisceau de l'oscillographe entre sa position de repos et un point dont la position est déterminée par les tensions obtenues de l'appareillage radiogoniométrique, la fréquence de récurrence de ce balayage étant de 809 cycles/seconde, c'est-à-dire égale à la fréquence de modulation de l'émetteur terrestre 7. Ce balayage est de type unidirectionnel, c'est-à-dire que seule l'élonga- tion dirigée vers l'extérieur, e'est-à-dire à partir de la position de repos, est visible, l'élongation de retour se faisant à une vitesse assez élevée pour qu'elle soit pratiquement invisible.
En plus de son utilisation pour fournir une indication de direction, comme ci-dessus décrit, le signal de l'émetteur 41 de l'avion est démodulé et une impulsion dont la position dans le temps dépend de la phase du signal démodulé est reproduite sur la trace ci-dessus indiquée.
Si l'on donne à la phase de la tension de balayage de la trace radiale la même valeur qu'à celle de la tension de modulation de l'émetteur terrestre, et si l'on compose au moyen du régulateur de phase 25 toute variation de phase produite uniquement dans l'appareil (cette variation étant constante pour une fréquence donnée) alors, dans ce cas, la distance comprise entre l'impulsion indicatrice et l'origine de la trace dépend uniquement du temps de propagation employé pour la transmission à partir de l'émetteur terrestre jusqu'au récepteur de l'avion et de l'émetteur de l'avion jusqu'au récepteur terrestre, ce temps étant une fonction de la distance de l'avion. Le retard de phase total dû au temps de propagation est de 720 //c, où f est la fréquence de modulation, d la distance de l'avion et c la vitesse de propagation.
Si l'on choisit, par exemple, f égal à 809 cy cles/seconde, cela permet de recevoir des indications de distance jusqu'à un peu plus de 90 kilomètres et cela sans que le dépha- sage dépasse 180 . La traduction de la position du spot à partir de l'origine de la trace en lecture de distance dépend de la fonction qui relie le déplacement du faisceau le long de la trace avec le temps. Si cette loi est strictement linéaire, la distance du spot à l'origine est une mesure directe (te la distance entre la station et l'avion.
Si la loi n'est pas strictement, linéaire, on peut faire apparaître, sur la trace, des impulsions d'étalonnage (38) tirées du générateur d'impulsions 2 et qui sont appliquées à l'oscillographe par l'inverseur d'impulsions 34 et le commutateur 33.
Selon une variante, un spot d'étalonnage mo- bile peut être prod-ait par le générateur d'im- pulsions 32, ce spot est déplacé au moyen du déphaseur variable 31 et l'impulsion qui le produit est appliquée au tube à travers le commutateur 33. La phase correspondant à la position du spot peut alors être mesurée et multipliée ensuite par le facteur approprié pour donner la distance de l'avion. Ces deux méthodes d'obtention d'un étalonnage électronique ont déjà été décrites à propos de l'appareillage de la station terrestre replaé- senté à la fig. 1 et à propos de la variante de la fig. 3.
Comme mentionné plus haut, l'émetteur de l'avion et le récepteur au sol fonc- tionnent sur une longueur d'onde diffé- rente de celle de l'émetteur au sol. On évite ainsi que la station terrestre ne soit sensible e des signaux réfléchis sur des avions ou d'autres obstacles tels que des hangars. De plus, bien qu'un certain nombre d'avions puissent se trouver à l'intérieur de la zone de service, la retransmission d'une tension de modulation prédéterminée n'est faite que par le seul avion auquel le contr6leur de l'aéroport a donné l'ordre de la faire.
Il ne peut done y avoir aucun risque que la position observée soit attribuée à un avion autre que l'avion correct.
Le choix des longueurs d'onde utilisée par l'émetteur au sol et par 1'avion n'est limité par aucune exigenee du système si ce n'est que la différence entre les deux longueurs d'onde doit être suffisante pour éviter le brouillage entre elles, soit dans la station terrestre, soit dans la station de l'avion, que la longueur d'onde utilisée entre l'avion et le sol convienne aux opérations de radiogoniométrie, à la portée de service désirée et qu'il n'y ait aucun risque de transmission à trajectoires multiples, dans un sens ou dans l'autre. En pratique, cette dernière condition est généralement satisfaite lorsqu'on utilise la gamme des ondes utilisées en télévision, ces ondes étant peu réfléchies sur l'ionospere.
Le type de modulation à utiliser est éga- lement sans limitation pourvu que les systè- mes démodulateurs soient de type approprié.
Dans la forme d'exécution de l'objet de l'in- vention décrite ci-dessus, l'émetteur de l'avion est module en amplitude, mais la modulation en fréquence ou par impulsions pourrait également-bien être utilisée a, l'un des émetteurs ou aux deux, à condition que l'appareil récepteur et, plus particulièrement, le sys- tème radiogoniométrique soient adaptes au fonctionnement sur des ondes modulées de cette manière.
Quel que soit le type de modu- lation utilisé, les caractéristiques essentielles sont que la forme d'onde de la modulation de la station terrestre soit transférée à l'émetteur de l'avion et qu'il soit prévu des organes d'indication de la différence de phase entre la modulation du signal émis à la station terrestre et la modulation reçue à ladite station terrestre, après retransmission par l'avion
Parmi ces organes, certains doivent être prévus pour compenser les retards de phase dans les appareils eux-mêmes, de manière que la différence de phase effectivement mesurée ne corresponde qu'à la différence de phase due à la propagation sur le trajet aller et retour entre la station terrestre et l'avion dont la position est à indiquer.
Les différents circuits disposés sur des avions différents ne produi- sent pas tous les mêmes variations de phase et, par suite, il et généralement préférable de compenser lesdits déphasages par un réseau réglable réglé une fois pour toutes sur chaque avion, comme dans la forme d'exécution décrite en regard de la fig. 2.
Pour plus de commodité, on a désigné l'appareillage au sol par l'expression de station fixe ou par celle de station terrestre. Ces termes doivent être compris comme n'indiquant pas que tout l'appareillage est contenu dans un bâtiment unique, mais seulement qu'il constitue une unité de fonetionnement.
En pratique, l'émetteur terrestre et l'antenne qui lui est associée peuvent être situés à une distance considérable de l'appareillage récepteur et le système indicateur à oscillographe cathodique sur lequel la position est reproduite peut être situé encore en un autre point.
Par exemple, dans une réalisation pratique de l'installation selon l'invention, le système de l'oscillographe est situé sur une tour de commande d'aéroport, à une distance de la sta tion réceptrice d'environ 1600 mètres ; il est actionné à partir de ladite station par un système de commande à distance qui transmet sur des lignes les tensions de déviation et autres tensions nécessaires à la production de l'indication sur l'écran. L'émetteur associé est encore situé en un autre point distant de la station réceptrice d'environ 800 mètres. Si l'émetteur et le récepteur de la station fixe sont largement espacés, il est nécessaire de faire une correction lors de la détermination de distance, ladite correction augmentant en valeur à mesure que la station mobile approche du système et variant avec la direction d'approche.
Cette correction peut se faire en transférant les indications de l'oscillographe sur une carte construite suivant une projee- tion spéciale pour tenir compte des positions relatives des parties émettrices et réceptrices de la station terrestre, le tout conformément à une technique connue.
Comme la station terrestre émet et reçoit des ondes différentes, les systèmes d'antennes émetteur et récepteur peuvent être du type omnidirectionnel, c'est-à-dire être susceptibles de transmettre, d'une part, et de déterminer la direction des signaux, d'autre part, dans toutes les directions, l'ensemble du système peut donc être dénommé de type omnidiree- tionnel.
Bien que la forme d'exécution ci-dessus décrite soit établie pour fonctionner normalement sur un rayon de service pouvant atteindre 90 kilomètres avec lecture directe de distance soit par étalonnage de l'échelle, soit par la méthode du curseur électronique glissant , ladite portée peut être prolongée de manière à couvrir un rayon compris entre 90 et 180 kilomètres, en effectuant une simple inversion de la phase du signal de modulation par rapport à la phase de la tension de commande de la base de temps de la trace radiale ; dans ce cas, on effectue tout d'abord la lecture de la distance indiquée comme précédemment et, ensuite, on additionne les 90 kilomètres qui correspondent à l'inversion de phase.
Il est évident que les organes de déphasage destinés à compenser les variations de phase inhérentes aux appareils émetteurs et récepteurs en eux-mêmes, sur l'avion et à terre, peuvent être soit concentres en un seul point, soit distribués dans tout le système ; ces orga- nes peuvent soit retarder le déclenchement de la trace radiale apparaissant sur 1'oseillogra- phe d'un temps égal au retard causé par lesdits appareils, àl'impulsion produisant le spot, soit compenser directement la variation de phase produite dans chaque appareil par un déphasage de sens opposé, soit effectuer une correction par ces deux méthodes à la fois.
Il est également évident qu'on peut uti- liser d'autres systèmes radiogoniométriques que celui qui est décrit en regard de la fig. 1.
Il est seulement nécessaire que le système radiogoniométrique fournisse nne indieation susceptible d'être reproduite eomme ci-dessus.
Par exemple, les paires d'antennes Adcock peuvent être remplacées par deux cadres croi- sés, chacun de ces cadres alimentant son propre récepteur, de manière à produire une tension qui soit une fonction sinusoïdale ou cosinusoïdale du relèvement. De plus. il n'est pas nécessaire que l'onde basse fréquence locale utilisée pour déterminer la distance soit tirée de l'énergie reçue par l'appareillage radiogoniométrique. Un réeep- teur séparé peut aussi être utilisé dans ce but.