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RADIOPHARE OMNIDIRECTIONNEL ULTRA-,HAUTE FREQUENCE.
Il est connu de réaliser des radiophares omnidirectionnels., bases sur l'emploi d9aériens directifs tant dans le plan horizontal que dans le plan vertical., et tournant à une certaine vitesseo
Les radiophares qu'il est connu de réaliser fournissent tant au personnel au sol qu'au personnel navigant des indications d9autant plus précises que l'aérien est plus directif, c'est-à-dire en d'autres termes, que le diagramme de rayonnement dudit aérien se présente sous la forme de lobes plus aigus.
Il est facile de comprendre pourquoi il en est ainsi. Ces radiophares donnent en effet la même indication par exemple au pilote quand son aeronef se trouve dans la région délimitée par un lobe de di- rectivité de 19aérien. Cette indication qui peut être le gisement du radiophare par rapport à une direction de référence sera évidemment d'au- tant moins précise que ce lobe sera moins aigu.
On est donc amené à réaliser des aériens extrêmement direc- tifs, c'est-à-dire par conséquentencombrants. Pour fixer les idées, pour avoir une directivité suffisante (de 19 ordre de 1/10 de degré) dans la bande de 10 cm de longueur d'onde, il est souvent nécessaire d'utili- ser des aériens dont la dimension principale atteint 10 mètres.
D'autre part la rapidité d'information, dépend du nombre de tours-minute de l'aérien tournant. Il est clair, que des aériens tour- nants de grand encombrement nécessiteront pour leur mise en rotation ra- pide des mécanismes couteux et puissants. Il est donc difficile d'aller très loin dans cette voie. -
La présente invention, système L. THOUREL9 concerne un ra-
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diophare omnidirectionnel fonctionnant dans la gamme des ondes centimétri- ques et décimétriques, et qui tout en utilisant des aériens de directivité relativement faible, est néanmoins capable de donner des indications d'une précision particulièrement élevée.
Conformément à l'invention, le radiophare comporte un aérien tournant avec un lobe de directivité de l'ordre de 2 à 10 dans le plan horizontal et des moyens permettant un balancement du faisceau émis d'un angle sensiblement égal à sa largeur. La fréquence de ce balancement est de l'ordre de quelques kilocycles. Cet aérien est alimenté en im- pulsions synchronisées avec ce balancement, lesdites impulsions étant d'une durée telle que pendant les instants d'émission, il ne puisse y avoir de balancement du faisceau.
De cette façon le récepteur d'avion reçoit des signaux qui après une double dérivation affectent la forme d'une impulsion de très cour*durée qui permet de localiser avec une très grande précision l'in- stant où le rayon correspondant au creux du double lobe atteint l'avion.
Le radiophare conforme à l'invention comporte en outre un aérien fixe, omnidirectionnel dans le plan horizontal, et présentant dans le plan vertical une certaine-directivité, destinée à augmenter sa portée. Des moyens sont prévus pour alimenter en impulsions cet aérien, chaque fois que le creux du double lobe de l'aérien tournant passe dans une direction fixe, le Nord par exemple.
L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ci-après en se référant aux dessins annexés parmi lesquels :
La figure 1 représente un exemple non limitatif de schéma fonctionnel d'un radiophare selon l'invention;
La figure 2 représente la forme du double lobe émis par l'aé- rien tournant.
La figure 3 représente un exemple non limitatif d'un schéma fonctionnel d'appareillage de bord correspondant.
La figure 4 représente les diverses formes de signaux reçus aux bornes des circuits de l'appareillage de bord.
Dans la figure 1, 1 représente un tube oscillateur pilote, en ultra haute fréquence par exemple un klystron, 2 représente un premier tube amplificateur en ultra-haute fréquence, recevant dans son circuit d'entrée l'énergie émise par l'oscillateur 1. Ce tube qui peut par exem- ple être un klystron, est astreint à émettre en régime d'impulsions par le dispositif de base de temps 3 connu en sois qui agit par exemple sur une de ses grilles. Le tube 2 attaque l'aérien tournant 4, mû pan le moteur 5. Cet aérien peut être constitué par exemple d'un miroir para- bolique portant en son foyer deux carnets excentrés alimentés tour à tour au moyen d'un dispositif de commutation électronique 6 synchroni- sé avec la base de temps 3. Ce dispositif permet ainsi le balancement du faisceau émis par l'aérien 4.
L'aérien tournant 4 est directif tant dans le plan vertical que dans le plan horizontal. Dans le plan horizontal; sa directivité peut être de l'ordre de 2 à 10 , ce qui est facile à réaliser avec des miroirs de dimensions courantes en ondes centimétriques.
Le balancement du faisceau est d'un angle sensiblement égal à sa largeur.
La figure 2 montre l'allure du double lobe ainsi obtenu avec- une ouverture du faisceau de 3 et un balancement de 2 . La fréquence du balancement est de l'ordre de quelques kilocycles. La base de temps 3 permet d'émettre des impulsions synchronisées avec le balancement du faisceau. En donnant aux impulsions une durée un peu inférieure à la moitié de la période de balancement, l'émission se fera toujours quand
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le lobe sera dans la position I ou la position II, sans qu'il y ait balan- cement du lobe pendant la durée de l'impulsion.
Le tube 1 est connecté de plua à un autre tube amplificateur, un klystron par exemple. Ce klystron émet une impulsion chaque fois que l'aérien 4 est dirigé dans une position fixe, par exemple le Nord, ceci au moyen du dispositif mécanique 7 connu en soi et actionné par le moteur 5. Ce dispositif peut actionner un contacteur par exmpple qui par des moyens appropriés permet de débloquer le tube 6, au moment voulu. Le tube 6 alimente l'aérien fixe 8.
La figure 3 représente un schéma fonctionnel d'un exemple de réalisation d9appareillage de bord approprie pour recueillir les indi- cations du radiophare selon l'invention.
Sur cette figure, 1 représente un aérien de réception omni- directionnel, un dipôle par exemple. 1 est relié à une cavité résonnante 2 à laquelle est couplé un crystal détecteur 3. Les signaux détectés sont dérivés par un premier circuit dérivateur 4 puis par un second 5, et enfin amenés à l'entrée d9un tube oscilloscope à remanence 6, dont la base de temps est représentée en 7, et est synchronisée avec la rota- tion de l'aérien tournant.
On comprend dès lors le fonctionnement du système selon l'in- vention. Quand l'antenne réceptrice reçoit successivvement les rayons compris dans les deux lobes de l'antenne tournante, le courant détecté a la forme représentée en 1 sur la figure 4. Il présentera les deux pointes correspondant aux deux impulsions, T étant le temps du passage du faisceau devant 19 avion Il est facile de calculer T pour un fais- ceau de 3 , un balancement de 2 et un aérien tournant à 10 tours par minute.
T = 1/12 sec.
En prenant une fréquence de balancement de quelques kilocycles, une fréquence de récurrence égale à cette fréquence de balancement pour les impulsions, l'avion sera donc à coup sûr atteint par le faisceau.
Le premier étage dérivateur amplificateur connu en soi 4 transformera la forme de ce signal, en celle visible en 2 sur la figure 4.
En effet cette dérivation fait apparaître un brusque change- ment de signe du courant entre les points marqués A B , à cause de l'in- version brutale de la pente de la courbe 1 en Ao Une deuxième dérivation effectuée par le circuit amplificateur dérivateur 5 permet d'obtenir la forme de courant visible en 3, c'est-à-dire une impulsion très aiguë.
Cette impulsion dont la durée est très courte devant T permet d'établir avec beaucoup de précision le passage du creux du double lobe devant l'avion. Avec les données numériques énoncées plus haut, il suffit que l'impulsion ait une durée de 1 de T pour que l'erreur sur 1?angle
20 soit de l'ordre du quart de degré (soit @/20).
Chaque fois que le creux du double lobe passe dans la direc- tion Nord, par exemple,l'aérien fixe émet une impulsion. La mesure de l'écart entre l'impulsion détectée et l'impulsion Nord donne le gisement de 1?avion par rapport au radiophare. Cet écart est mesuré grâce à leos- cilloscope 6 directement gradué en degré. Cet oscilloscope sera du type à balayage circulaire ; lebalayage. sera en synchronisme selon l'inven- tion, avec la rotation de 19 aérien tournant. Il peut être commandé par
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un dispositif mécanique genre horloge, ou électronique, l'impulsion Nord servant d'impulsion de synchronisation. .Cet oscilloscope sera de préfé- rence du type à rémanence.
Les avantages des dispositifs selon l'invention sont princi- palement.
1 - La précision de la mesure de l'angle, qui se fait par la mesure de l'écart dans le temps de deux impulsions brèves, tandis que dans les systèmes connus à faisceau tournant simple, il existe une impré= cision due à la largeur du faisceau. Dans ces systèmes la recherche d'une grande précision conduit à l'utilisation d'aériens beaucoup plus encom- brants, nécessaires à la production de faisceaux étroits, de l'ordre de 10.
2 - La rapidité de l'information; c'est en effet l'encom- brement et le poids des aériens qui limitent leur vitesse de rotation.
Les aériens des dispositifs conformes à l'invention n'ont pas besoin d'être très directifs, puisqu'une directivité de 3 donne à la mesure une précision de l'ordre du quart de degré. Il est possible de leur donner une vitesse de rotation de l'ordre de 30 tours/minute.
C'est là un avantage intéressant pour la navigation à fai- ble distance.
3 - La simplicité de l'appareillage de bord qui se réduit essentiellement à
Un étage détecteur haute fréquence.
Deux étages de dérivation et amplificateurs.
4 - La clarté des informations qui sont lues directement sur l'écran de 111 oscillographe, celui-ci étant du type à rémanence.
5 - La possibilité d'utiliser le système avec la même préci- sion sur moyenne (300 à 400Km) et faible distance, puisqu'elle est déter- minée par l'acuité de l'impulsion, si on emploie dans les deux cas la même longueur d'onde. Si on a soin d'utiliser pour les faibles distan- ces des fréquences plus élevées, tout en conservant des aériens de même encombrement, la précision sera supérieure.