RADIOGONIOMETRES
La présente invention se rapporte à de radiogoniomètres et,
plus particulièrement, au type de radiogoniomètres comportant l'uti-
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Si un système d'antennes rigoureusement .symétriques du
type Adcock en H était situé dans l'espace, éloigné de tous objets,
aucune erreur de polarisation ne serait introduite. Pour essayer de
s'approcher de cette condition, les ensembles de ce type ont été
disposés sur des pylônes de bois à une grande hauteur au dessus du
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l'effet de la proximité du sol, elle n'y a pas remédié complètement.
De plus, dans un grand nombre de cas, l'utilisation de pylônes très
élevés est irréalisable en pratique, en particulier dans le cas des radiogoniomètres portatifs. Quand des ondes comportant des composantes horizontales frappent les organes conducteurs horizontaux, elles induisent dans lesdits organes des tensions. Ces organes sont couplés par capacité à travers un grand nombre de capacités parasites, aux éléments d'antennes, où ils-induisent des tensions. Si les tensions ainsi introduites s'équilibrent, il n'y a pas d'énergie de sortie résultante, due aux composantes horizontales de l'onde. Comme des capacités parasites ne sont pas symétriques dans le système d'antennes, à cause de la proximité de la terre et d'autres corps, et à cause d'autres facteurs, lesdites tensions induites tendent à, être inégales et à donner lieu à une erreur. Le problème est encore aggravé par
la variation des conditions locales qui nécessite le ré-équilibrage du système et ceci, à plus forte raison, quand ledit système est en mouvement de place en place, comme dans les ensembles portatifs.
Dans de tels systèmes, un autre problème, compliquant celui de l'équilibrage du système d'antennes pour la correction de l'erreur de polarisation, est celui de l'obtention d'un zéro bien net. Si, lorsque le système est orienté transversalement à la direction de propagation d'une onde arrivante, des tensions inégales sont induites dans les branches supérieures ou inférieures du système,
on obtient, au lieu d'une énergie de sortie nulle, un courant résultant de sortie, et, en conséquence, un mauvais zéro.
Les problèmes discutés ci-dessus dépendent, en ce qui concerne leur solution, d'un ajustement du système d'antennes suivant des conditions locales variables, de façon telle que le système, avec ses conducteurs, soit pratiquement symétrique au point de vue électrique.
L'invention a notamment pour objet la constitution d'appareils et de procédés de réglage d'un système d'antennes du type décrit, de manière à y établir la symétrie électrique.
L'invention a également pour objet la constitution d'appareils et de procédés d'équilibrage d'un système d'antennes du type mentionné, permettant d'éliminer pratiquement les erreurs de polarisation.
L'invention envisage également l'adjonction à un radiogoniomètre d'appareils et de procédés particuliers grâce auxquels un tel système d'antennes peut être facilement équilibré ou rééquilibré par un personnel relativement peu exercé.
L'invention prévoit également des appareils et des procédés de réglage dudit système d'antennes, en vue de l'obtention d'un zéro net.
Un autre objet encore de l'invention est la constitution d'un radiogoniomètre comportant un système d'antennes du type men- tionné ci-dessus et des appareils permettant un réglage facile du système d'antennes, de manière à obtenir pratiquement sa symétrie électrique.
D'autres objets de l'invention et l'invention elle-même seront mieux compris à la lecture de la description suivante et à l'examen du dessin joint qui représente schématiquement, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention.
La figure unique de ce dessin est le schéma d'un radiogoniomètre comportant un système d'antennes du type H, auquel sont incorporées certaines caractéristiques de l'invention.
Sur la figure, le système d'antennes Adcock du type H . représenté comporte quatre antennes élémentaires 1 à 4 parmi lesquelles 1 et 2 constituent la paire supérieure d'antennes et 3 et
4 la paire inférieure, les éléments d'antennes 1 et 3 étant représentés à gauche de la figure et les éléments d'antennes 2 à 4, à droite de ladite figure. Les .éléments d'antennes 1 et 4 sont reliés par des connexions croisées sous forme des lignes de transmission 5 et 6 . Toutefois, conformément à une caractéristique particulière de l'invention, les lignes de transmission 5 et 6, qui peuvent être.du type coaxial, ne sont pas directement connectées aux antennes, mais leur sont connectées par l'intermédiaire de coupleurs.
Conforméement à certaines caractéristiques de l'invention, l'équilibrage est obtenu par commande du gain relatif des éléments de couplage 7 à 10 . Il est préférable d'employer des coupleurs qui, tout en donnant un gain va,riable, sont relativement constants en ce qui concerne leur impédance, vue de la ligne de sortie et qui sont également exempts de variations de phase. Dans ce but, il est préférable d'utiliser comme coupleurs, des montages à anode cha,rgée.
Un exemple d'un tel montage à anode chargée est représenté schématiquement dans l'élément de couplage 8 et, bien entendu, les autres éléments de couplage sont de construction semblable. Dans l'élément de couplage 8, on voit que l'élément d'antenne 2 est connecté à la grille Il d'un dispositif à décharge électronique 12, dont l'anode
13 est connectée, à travers une résistance de charge convenable 14,
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négatif de ladite source étant, bien entendu, connecté à la terre.
L'énergie de sortie à haute fréquence de l'élément de couplage est appliquée à, partir de l'anode 13, à. un condensateur de couplage 16, lequel est à son tour connecté à l'une des extrémités de la ligne de transmission 6 . L'autre extrémité de la ligne de transmission 6 éta,nt connectée à la sortie à. haute fréquence de l'élément de couplage 9 . De façon analogue, l'énergie de sortie à haute fréquence de l'élément de couplage 7 est connectée à la sortie à haute fréquence de l'élément de couplage 10 par la ligne 5 La cathode 17
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polarisation de cathode est -fournie à travers une résistance de cathode, également utilisée pour la commande du gain. Dans ce but,
la cathode 17 est connectée, au moyen d'un conducteur 19, à, l'intérieur du récepteur radiogoniométrique 20 . Des conducteurs semblables
21. 22. 23. connectent les cathodes aux éléments de couplage 7. 9.
10 à l'intérieur du récepteur radiogoniométrique.
Comme indiqué plus haut, la symétrie du système d'antennes s'obtient par l'équilibrage du gain des éléments de couplage 7 à 10, lequel, à son tour, est commandé par commande de la polarisation continue appliquée à la cathode par ajustement de la valeur relative des résistances de cathode. Les réglages ci-dessus sont si simples qu'une personne non exercée peut aisément les faire. On emploie dans ce but la disposition suivante. Les conducteurs 19 et 21 sont connectés aux extrémités opposées de la résistance d'un potentiomètre '
24 et les connexions 22 et 23 sont reliées aux extrémités opposées
de la résistance d'un autre potentiomètre 25 . Un troisième potentiomètre 26, dont le curseur est à la terre, est également employé. Les potentiomètres 24. 25. 26. sont interconnectés au moyen du com-
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sections 28 et 29" -dont chacune comporte trois contacts 30 à 32 et
33 à 35 respectivement et.les pédales 36 et 37 reliées mécaniquement entre elles en commande unique. Le curseur du potentiomètre 24 est connecté aux contacts 30 et 32 et le contact 31 est laissé en circuit ouvert,. Le curseur\du potentiomètre 25 est connecté à la pédale du commutateur 37 . Le contact 33 est en circuit ouvert et les contacts 34 et 35 sont reliés ensemble et à une extrémité de la résistance du potentiomètre 26 . L'autre extrémité de ladite résistance est connectée à la pédale de commutateur 36 . Les autres connexions du radiogoniomètre peuvent être classiques, c'est à dire que les lignes de transmission 5 et 6 interconnectant les éléments d'antennes sont reliées, en leur point milieu, au récepteur radiogoniométrique, par les lignes de transmission 38 et 39 .
Une antenne de lever de doute 40, avec un coupleur 41 et une ligne de transmission 42, est reliée au récepteur radiogoniométrique dont la sortie comporte un indicateur 43, lequel peut revêtir la forme d'un voltmètre à tube à vide tel que décrit à la demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 7 mai 1945 sous le n[deg.] 592.401 , ou tout autre dispositif indicateur convenable.
Pour le réglage du système d'antennes, conformément à une caractéristique de l'invention, on emploie un émetteur d'essai 44, situé en ligne de vision directe de telle façon que la., direction de l'onde provenant dudit émetteur d'essai soit perpendiculaire au
plan commun des éléments d'antennes. Dans une première opération,
on équilibre le système d'antennes en ce qui concerne la réception
à partir des deux éléments d'antennes supérieure 1 et 2 .. Dans une seconde phase, on équilibre les deux éléments d'antennes inférieurs
3 et 4 . Dans le troisième phase, on équilibre les éléments supérieurs par rapport aux éléments inférieurs. Dans les deux premières phases, l'équilibrage est fait par rapport à des ondes à polarisation verticale et, dans la, troisième phase, l'équilibrage, est fait par rapport à une onde à polarisation horizontale, l'émetteur d'essai 44 étant tourné de 90" dans le plan vertical de manière qu'il transmette des ondes à polarisation horizontale.'
Pour la première phase, on amène le bouton du commutateur
27 en une première position, pour laquelle la pédale 36 est sur le contact 30 et la pédale 37 sur le contact 33 On voit que, dans cette position, les coupleurs 9 et 10 sont inactifs, leur circuit
de cathode n'étant pas complété jusqu'à la terre et, de la sorte, l'énergie des éléments d'antennes 3 et 4 n'est pas appliquée au récepteur. En même temps, on voit que les coupleurs 7 et 8, respectivement associés aux éléments d'antennes 1 et 2, sont connectés à la terre à travers les potentiomètres 24 et 26 et, le pôle négatif de l'alimentation étant, comme indiqué, connecté à la terre, une polarisation est appliquée à la, cathode des éléments de couplage 7 et 8 . La polarisation relative de ces deux éléments de couplage est ensuite ajustée par réglage de la position du curseur du potentiomètre
24 . Ce réglage se fait en observant l'indicateur 43, jusqu'à obtention d'un zéro de lecture, c'est à dire d'une lecture indiquant que les énergies d'entrée provenant des antennes 1 et 2 sont exactement égales.
Pour la seconde phase, on amène le commutateur 27 à la se-
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37 sur le contact 34 . Dans cette position, les éléments de couplage 7 et 8 sont inactifs et, par suite, les éléments d'antennes 1 et 2 sont déconnectés du récepteur, alors que les éléments d'antennes 3 et 4 sont couplés au récepteur. En réglant le curseur du potentiotiomètre 25 jusqu'à obtention d'un zéro de lecture sur l'indicateur,
43, on équilibre alors les énergies provenant des éléments d'antennes 3 et 4 .
Les deux premières phases servent à équilibrer le système d'antennes en ce qui concerne la polarisation verticale, 'de sorte que ledit système d'antennes est, en fait, symétrique, en ce qui concerne cette polarisation et qu'il est équilibré de telle sorte que, lorsqu'il est perpendiculaire à la direction de transmission de l'énergie, aucune énergie de sortie n'est obtenue, ce qui procure un zéro très net.
Le but de la troisième phase est d'éliminer la différence entre les courants induits par polarisation horizontale dans les parties supérieure et inférieure du système d'antennes et, ainsi, de réduire au minimum 1.'erreur de polarisation.- Four cette troisième
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horizontale. On met ensuite le commutateur 27 à sa troisième position, pour laquelle la pédale 36 est sur le contact 32 et la pédale
37, sur le contact 35 . On voit que, dans cette position, tous les
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tennes correspondantes sont couplées au récepteur radiogoniométrique. Dans cette position, on déplace lé curseur du potentiomètre 26, de manière à obtenir un zéro de lecture sur l'indicateur 43 - Ceci équilibre les propriétés de captation horizontale de la partie supérieure du système d'antennes par rapport aux propriétés de captation horizontale de la partie inférieure dudit système d'antennes. A la fin de cette troisième phase, le système d'antennes est pratiquement symétrique au point de vue électrique et il est équilibré en ce qui concerne la polarisation horizontale.
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seule méthode et les appareils associés, pour l'équilibrage d'un système d'antennes de ce type, il apparaîtra aux techniciens, d'après les indications données ci-dessus que de nombreuses variantes peuvent intervenir, sans sortir des limites de l'invention. Par exemple, on peut employer d'autres types de montages à anode chargée que celui représenté. De plus, le commutateur 27 peut être pourvu d'autres sections et d'autres pédales de même que d'autres potentiomètres additionnels et d'autres organes de réglage, en vue de produire d'autres opérations d'ajustement du récepteur radiogoniométrique.
La même suite d'opérations, c'est à, dire le déplacement du commutateur 27 d'une position à la suivante et, ensuite, l'ajustement de la commande associée, peut être exécutée de manière plus complexe, en ce qui concerne d'autres réglages du récepteur, tels que l'équilibrage des amplificateurs qu'il contient, comme décrit, par exemple, dans la demande de brevet citée plus haut et divers autres réglages connus des techniciens. En conséquence, bien que les caractéristiques de l'invention aient été ci-dessus décrites en relation avec des appareils particuliers, il doit être bien compris que cette description n'a été faite qu'à titre d'exemple et ne saurait limiter le domaine de l'invention.
RADIOGONIOMETERS
The present invention relates to direction finders and,
more particularly, to the type of direction finders comprising the use
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If a rigorously symmetrical antenna system of the
Adcock type in H was located in space, far from all objects,
no polarization error would be introduced. To try to
approach this condition, sets of this type have been
arranged on wooden pylons at a great height above the
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the effect of proximity to the ground, it has not completely remedied.
In addition, in a large number of cases, the use of very
high is impractical, especially in the case of hand-held direction finders. When waves comprising horizontal components strike the horizontal conductive members, they induce tensions in said members. These organs are coupled by capacitance through a large number of parasitic capacitors, to the antenna elements, where they induce voltages. If the voltages thus introduced balance out, there is no resulting output energy, due to the horizontal components of the wave. Since stray capacitances are not symmetrical in the antenna system, due to the proximity of earth and other bodies, and due to other factors, said induced voltages tend to be unequal and give rise to a mistake. The problem is further compounded by
the variation of local conditions which necessitates re-balancing of the system and this, all the more so, when said system is moving from place to place, as in portable assemblies.
In such systems, another problem, complicating that of balancing the antenna system for correcting the polarization error, is that of obtaining a clean zero. If, when the system is oriented transversely to the direction of propagation of an incoming wave, unequal tensions are induced in the upper or lower branches of the system,
instead of zero output energy, one obtains a resulting output current, and, consequently, a bad zero.
The problems discussed above depend, with regard to their solution, on an adjustment of the antenna system according to varying local conditions, such that the system, with its conductors, is practically symmetrical from the electric point of view.
A particular object of the invention is the constitution of apparatus and methods for adjusting an antenna system of the type described, so as to establish electrical symmetry therein.
Another object of the invention is the constitution of apparatus and methods for balancing an antenna system of the type mentioned, making it possible to practically eliminate polarization errors.
The invention also contemplates the addition to a direction finder of particular apparatus and methods by which such an antenna system can be easily balanced or rebalanced by relatively untrained personnel.
The invention also provides apparatus and methods for adjusting said antenna system to obtain a net zero.
Yet another object of the invention is the constitution of a direction finder comprising an antenna system of the type mentioned above and devices allowing easy adjustment of the antenna system, so as to obtain practically its electrical symmetry. .
Other subjects of the invention and the invention itself will be better understood on reading the following description and on examining the attached drawing which schematically represents, by way of non-limiting example, an embodiment of invention.
The single figure of this drawing is the diagram of a direction finder comprising an antenna system of the H type, in which certain features of the invention are incorporated.
In the figure, the Adcock type H antenna system. shown comprises four elementary antennas 1 to 4 among which 1 and 2 constitute the upper pair of antennas and 3 and
4 the lower pair, the antenna elements 1 and 3 being shown to the left of the figure and the antenna elements 2 to 4, to the right of said figure. The antenna elements 1 and 4 are connected by cross connections in the form of transmission lines 5 and 6. However, in accordance with a particular characteristic of the invention, the transmission lines 5 and 6, which may be of the coaxial type, are not directly connected to the antennas, but are connected to them by means of couplers.
In accordance with certain characteristics of the invention, the balancing is obtained by controlling the relative gain of the coupling elements 7 to 10. It is preferable to employ couplers which, while giving a variable gain, are relatively constant with regard to their impedance, viewed from the output line and which are also free from phase variations. For this purpose, it is preferable to use, as couplers, cha, rgée anode assemblies.
An example of such a loaded anode arrangement is shown schematically in coupling member 8 and, of course, the other coupling members are of similar construction. In the coupling element 8, it can be seen that the antenna element 2 is connected to the grid II of an electronic discharge device 12, the anode of which
13 is connected, through a suitable load resistor 14,
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negative of said source being, of course, connected to earth.
The high frequency output energy of the coupling element is applied to, from anode 13, to. a coupling capacitor 16, which in turn is connected to one end of the transmission line 6. The other end of the transmission line 6 eta, nt connected to the output at. high frequency coupling element 9. Likewise, the high frequency output energy of the coupling element 7 is connected to the high frequency output of the coupling element 10 through line 5. The cathode 17
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Cathode bias is provided through a cathode resistor, also used for gain control. For this purpose,
the cathode 17 is connected, by means of a conductor 19, to the interior of the direction-finding receiver 20. Similar drivers
21. 22. 23. Connect the cathodes to the coupling elements 7. 9.
10 inside the direction finder receiver.
As noted above, the symmetry of the antenna system is achieved by balancing the gain of the coupling elements 7-10, which in turn is controlled by controlling the DC bias applied to the cathode by adjusting the relative value of the cathode resistances. The above settings are so simple that an untrained person can easily make them. The following arrangement is used for this purpose. Conductors 19 and 21 are connected to opposite ends of the resistor of a potentiometer '
24 and connections 22 and 23 are connected at opposite ends
the resistance of another potentiometer 25. A third potentiometer 26, the cursor of which is grounded, is also employed. The potentiometers 24. 25. 26. are interconnected by means of the
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sections 28 and 29 "- each of which has three contacts 30 to 32 and
33 to 35 respectively et.les pedals 36 and 37 mechanically linked together in a single control. The cursor of potentiometer 24 is connected to contacts 30 and 32 and contact 31 is left in open circuit. The slider \ of potentiometer 25 is connected to the pedal of switch 37. Contact 33 is open circuit and contacts 34 and 35 are connected together and at one end of the resistor of potentiometer 26. The other end of said resistor is connected to the foot switch 36. The other connections of the direction finder can be conventional, that is to say that the transmission lines 5 and 6 interconnecting the antenna elements are connected, at their midpoint, to the direction finder receiver, by the transmission lines 38 and 39.
A doubting antenna 40, with a coupler 41 and a transmission line 42, is connected to the direction-finding receiver, the output of which comprises an indicator 43, which can take the form of a vacuum tube voltmeter as described in section patent application filed in the United States of America on May 7, 1945 under no. [deg.] 592,401, or any other suitable indicating device.
For the adjustment of the antenna system, in accordance with a feature of the invention, a test transmitter 44 is employed, located in a direct line of sight so that the direction of the wave coming from said transmitter is used. test is perpendicular to the
common plane of antenna elements. In a first operation,
the antenna system is balanced with regard to reception
from the two upper antenna elements 1 and 2 .. In a second phase, the two lower antenna elements are balanced
3 and 4. In the third phase, the higher elements are balanced against the lower elements. In the first two phases, the balancing is done against vertically polarized waves and, in the third phase, the balancing is done against a horizontally polarized wave, the test transmitter 44 being rotated 90 "in the vertical plane so that it transmits horizontally polarized waves. '
For the first phase, we bring the switch button
27 in a first position, for which the pedal 36 is on the contact 30 and the pedal 37 on the contact 33 It can be seen that, in this position, the couplers 9 and 10 are inactive, their circuit
cathode not being completed to earth and, in this way, the energy of antenna elements 3 and 4 is not applied to the receiver. At the same time, it can be seen that the couplers 7 and 8, respectively associated with the antenna elements 1 and 2, are connected to earth through the potentiometers 24 and 26 and, the negative pole of the power supply being, as indicated, connected to earth, a bias is applied to the cathode of coupling elements 7 and 8. The relative polarization of these two coupling elements is then adjusted by adjusting the position of the cursor of the potentiometer.
24. This adjustment is made by observing the indicator 43, until a reading zero is obtained, ie a reading indicating that the input energies coming from antennas 1 and 2 are exactly equal.
For the second phase, switch 27 is brought to the second
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37 on contact 34. In this position, the coupling elements 7 and 8 are inactive and hence the antenna elements 1 and 2 are disconnected from the receiver, while the antenna elements 3 and 4 are coupled to the receiver. By adjusting the slider of potentiometer 25 until a zero reading is obtained on the indicator,
43, we then balance the energies coming from antenna elements 3 and 4.
The first two phases serve to balance the antenna system with respect to vertical polarization, so that said antenna system is, in fact, symmetrical, with respect to this polarization and is so balanced. so that when it is perpendicular to the direction of energy transmission, no output energy is obtained, resulting in a very sharp zero.
The aim of the third phase is to eliminate the difference between the currents induced by horizontal polarization in the upper and lower parts of the antenna system and, thus, to minimize the polarization error.
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horizontal. The switch 27 is then placed in its third position, for which the pedal 36 is on the contact 32 and the pedal
37, on contact 35. It can be seen that, in this position, all
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corresponding terminals are coupled to the direction finding receiver. In this position, the cursor of the potentiometer 26 is moved, so as to obtain a zero reading on the indicator 43 - This balances the horizontal capture properties of the upper part of the antenna system with respect to the horizontal capture properties of the lower part of said antenna system. At the end of this third phase, the antenna system is practically symmetrical from the electrical point of view and it is balanced with regard to the horizontal polarization.
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only method and associated apparatus, for the balancing of an antenna system of this type, it will appear to the technicians, according to the indications given above that many variations can intervene, without departing from the limits of the invention. For example, other types of loaded anode assemblies can be employed than that shown. In addition, the switch 27 may be provided with other sections and other pedals as well as other additional potentiometers and other adjusters, in order to effect further adjustment operations of the direction finder receiver.
The same sequence of operations, i.e. moving the switch 27 from one position to the next and then adjusting the associated command, can be performed in a more complex manner, with regard to d other settings of the receiver, such as the balance of the amplifiers it contains, as described, for example, in the patent application cited above and various other settings known to those skilled in the art. Consequently, although the characteristics of the invention have been described above in relation to particular devices, it should be understood that this description has been made only by way of example and should not limit the field of the invention.