Dispositif de radiogoniométrie.
Cette invention a pour objet un dispositif de radiogoniométrie sensible à des signaux ayant la forme d'impulsions de courte durée, transmis par une station émettrice dont on désire déterminer la direction, ce dispositif comprenant deux aériens dont les diagrammes polaires de sensibilité sont décalés de part et d'autre d'un plan, dit plan de référence, autour d'un axe situé dans ce plan et perpendiculaire au plan des diagrammes, déterminant ainsi une direction suivant laque] le l'amplitude des signaux revus est constante.
Les dispositifs de radiogoniométrie sensibles à des signaux transmis sous forme d'impulsions courtes sont connus et l'on sait qu'ils possèdent des avantages lorsque la durée de l'impulsion est courte par rapport à la durée de la période séparant la réception de l'onde directe de celle des ondes réfléchies par les couches E et F, et lorsque l'indication relative à la direction est obtenue au moyen d'un oscilloscope à rayons cathodiques. Certains de ces avantages proviennent du fait que l'indication est donnée sous forme de lignes espacées le long d'une base de temps, les différentes lignes correspondant à l'indication fournie par l'onde directe et par les ondes réfléchies.
On a aussi réalisé des radiogoniomètres utilisant un ensemble de systèmes d'aériens directifs dans lesquels sont prévus des moyens pour connecter le récepteur alternativement à l'un ou à l'autre de ces systèmes d'aériens dont les diagrammes polaires chevauchent un plan de référence. Chacun de ces diagrammes polaires représente l'intensité du signal en fonction de l'orientation du système d'aériens auquel il se rapporte par rapport à la direetion suivant laquelle ce signal lui parvient.
Les points d'intersection des diagrammes polaires de deux aériens directifs déterminent donc une direction suivant laquelle les si gnaux revus par lesdits aériens sont de même intensité.
Dans le dispositif suivant la présente invention, ces deux méthodes de fonctionnement sont combinées.
Le dispositif selon l'invention comprend deux aériens dont les diagrammes polaires de sensibilité sont décalés de chaque côté d'un plan de référence autour d'un axe situé dans ce plan perpendiculaire au plan des diagrammes, déterminant ainsi une direction suivant laquelle l'amplitude des signaux reçus est constante, et des moyens rendant alternativements actifs lesdits aériens correspondant res pectivement auxdits diagrammes polaires, cette commutation s'effectuant à la fréquence des impulsions transmises par la station émettrice dont on désire déterminer la direetion.
Le récepteur comprend aussi de préférence un oscilloscope à rayons cathodiques, des moyens pour dévier le rayon cathodique à la fréquence desdites impulsions pour produire un balayage périodique, et des moyens pour dévier le rayon cathodique dans une di rection perpendiculaire à la direction de balayage, sous l'effet des impulsions successives reçues par l'un ou l'autre des aériens, de facon que la déviation soit d'un côté de la trace de balayage lorsque les impulsions sont reçues par l'un des aériens, impulsions dites alternées, et de l'autre côté de la trace de balayage lorsque les impulsions sont reçues par l'autre aérien, impulsions dites intermédiaires.
Avec un tel arrangement, si l'ensemble des aériens est orienté de façon que ledit plan de référence soit dirigé vers l'émetteur, c'est-à-dire dans la direction de la perpendiculaire au front de l'onde reçue, les traces produites sur les côtés opposés de la trace de balayage et correspondant aux signaux de la station émettrice reçue seront d'égale longueur.
L'ensemble des aériens peut comprendre deux paires de cadres, chaque aérien une paire, disposées de façon que le diagramme polaire de sensibilité de l'une soit déealé d'non angle donné d'un côté du plan de référence et que le diagramme polaire de l'autre paire soit décalé du même angle de l'autre côté du plan de référence autour de l'axe perpendiculaire. Ces deux paires de cadres sont alternativement connectées au récepteur à la fréquence de répétition des impulslons, de façon à ce que l'ive des impulsions transmises soit reçue par l'ive des paires de cadres, la suivante par l'autre paire de cadres, et ainsi de suite.
Dans une forme d'exécution particulière, l'ensemble des aériens peut comprendre une seule paire de cadres sur chaque cadre de laquelle on branche alternativement une résistance, de façon que la force électromotrice (F. E. M.) induite dans le cadre auquel la résistance est branchée soit déphasée, et que le diagramme soit ainsi décalé d'lm côté ou de l'autre du plan de référence, suivant lequel des cadres est shunté par la résistance. La commutation de la résistanee s'effectue à la fréquence de répétition des impulsions, de façon que l'une des impulsions transmises soit reçue lorsque le diagramme est décalé d'un côté du plan de référence, l'impulsion sui- vante lorsque le diagramme est décalé de l'autre côté du plan de référence, et ainsi de suite.
Que l'on emploie une ou deux paires de cadres, la commutation peut être réalisée soit par un commutateur électronique, soit par un commutateur mécanique.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du dispositif selon l'invention; dans l'une, on emploie deux paires de cadres, et dans l'autre, une seule paire de cadres.
La première forme d'exécution sera dé crite en se référant aux fig. 1 à 4, et la se conde en se référant aux fig. 5 et 6.
La fig. 1 montre la disposition géométrique des deux paires de cadres. a est une vue de dessus, b une vue de face, c une vne de côté; les cadres L1 et L2 sont dans le même plan; L3 et L4 dans le même plan; L1 et L4 sont coaxiaux; L2 et L3 coaxiaux; L1 et L3 constituent une paire; L2 et L4 constituent l'autre paire. Les quatre cadres sont supportés par les extrémités d'une traverse B; la traverse est supportée en son centre par le pied P avec lequel elle peut tourner, une poi guée et une échelle graduée S sont prévues respectivement pour faire pivoter l'ensemble et ; pour en indiquer l'orientation.
Les quatre cadres sont disposés perpendiculairement à la traverse qui les supporte.
La fig. 2 montre l'effet de la conunuta- tion alternée. Dans cette figure, (a) montre les cadres L1 et L3 en service, et (c) montre le diagramme polaire résultant pour des champs électriques de faible angle d'incidence, polarisés verticalement; (b) montre les cadres L2 et L4 en service et d montre le diagramme polaire résultant pour des champs similaires. GC montre le tracé de l'arc de grand cercle ou tracé du plan de référence, suivant lequel les signaux sont reçus avec des intensités égales par les deux systèmes de cadres. L'axe de zéro est LA1 pour les cadres L1 et L3, et LA2 pour les cadres L2 et L4.
Les lobes de diagrammes P1 et P2 sont em- ployés pour fournir les indications. On voit que ces lobes sont situés sur les côtés opposés du plan de référence qu'ils chevauchent légèrement.
La fig. 3 montre schématiquement un circuit de réception comprenant un conunuta- teur électronique qui relie alternativement une des paires de cadres, puis l'autre, avec l'entrée du récepteur proprement dit. Dans cette figure, certaines connexions sont interrompues, les points correspondants étant repérés par des lettres; ceci a été fait dans le but de nc pas rendre le dessin confus par la présence de lignes de croisement inutiles. Les cadres sont encore représentés par les mêmes lettres et chiffres de référence que dans la fig. 1.
Des induetanees mutuelles iii sont insérées dans les divers cadres pour éviter des in- duetioeis entre les cadres d'une même paire.
Les cadres L1 et L3 sont connectés en opposition au moyen de feeders non rayonnants aux aux condensateurs réglables Ci et aux grilles de contrôle internes des tubes thermioniques V1 et V3. Les cadres L2 et L4 sont similairement connectés, au moyen des feeders non rayonnants F2, aux condensateurs réglables C2 et aux grilles de contrôle internes des tubes thermioniques V2 et V4.
I, es tubes vu et V3 fonctionnent en push-pull, de même que les tubes V2 et V4; leurs anodes sont reliées par l'intermédiaire de l'enroulement primaire eommun du transformateur
TC dont l'enroulement secondaire est relié au récepteur proprement dit REC. Des tensions de polarisation appliquées aux grilles extérieures d'une manière non représentée suppriment presque complètement les courants anodiques des tubes. L'une des extrémités de l'enroulement secondaire d'un transformateur TS est reliée en commun aux grilles extérieures des tubes V1 et V3, et son autre extrémité est reliée en commun aux grilles extérieures des tubes V2 et V4.
Le point milieu du secondaire du transformateur TS est relié à un point auquel les cathodes des tubes V1 à V4 sont connectées par l'intermédiaire de leurs diverses résistances de polarisation, shuntées par des condensateurs. Grâce à cet agencement, des potentiels alternatifs appliqués à l'enroulement primaire du transformateur TS effectuent la commutation alternée des paires de tubes Vi-V3 et V2-V4.
Le récepteur proprement dit REC est couplé entre les anodes des tubes V1 et V3 ou des tubes V2 et V4, selon laquelle des paires de tubes et, par conséquent, suivant laquelle des paires de cadres est active, par le transformateur TC au secondaire duquel il est relié par la connexion marquée r. Le ré cepteur proprement dit possède deux circuits de sortie J et K. A la sortie J du récepteur, on a une tension pulsatoire redressée: elle est appliquée à un multivibrateur 11V ou à un autre dispositif convenable.
Le inultivibra- teur 11V alimente un circuit I, produisant de préférence une tension sinusoïdale dont la fréquence est deux fois moins grande que la fréquence de répétition des impulsions transmises: deux impulsions sont donc transmises pendant chaque période de l'onde sinusoïdale.
La tension provenant du circuit J est aussi appliquée à un générateur de balayage TB produisant une tension en dents de scie, comme indiqué sous le générateur. Cette tension en dents de scie est appliquée aux éléments de déviation horizontale d'un oscilloscope à rayons cathodiques CRO. A la sortie K du récepteur BEC, on a une tension de fréquence intermédiaire; elle est appliquée à un circuit redresseur CR représenté à la fig. 3a et comprenant deux circuits de blocage TA1 et
TA2. Chacun de ces circuits de blocage com- prend une paire de diodes, soit respectivement dl', dl" et d2', d2". Chaque paire est branchée en série dans deux connexions reliant le secondaire du transformateur T3 et le primaire de chacun des transformateurs
T4, respectivement T5.
Les diodes du circuit TA1 sont connectées dans le sens opposé à celui des diodes du circuit TA2.
Les circuits de blocage TA1 et TA2 sont alimentés en parallèle par une source de signaux rectangulaires appliqués en E. Cette source, représentée en fig. 3b, est constituée par un amplificateur saturé VS, alimenté en courant alternatif de fréquence convenable par le transformateur TS. Le but des signaux rectangulaires est de fournir une tension alternative de polarisation aux diodes des circuits de blocage TA1 et TA2, de façon à rendre alternativement conductrice chacune des paires de diodes.
Les secondaires des transformateurs T4 et T5 sont connectés aux plaques de déviation verticale de l'oscllloscope par l'intermédiaire des redresseurs R1 et R2, et le signal fera dévier le spot alternativement d'un côté ou de l'autre de la trace de balayage, selon qu'il est transmis par l'un ou par l'autre des circuits TA1 et TA2. La tension de sortie de TS est une tension si- sinusoïdale produite à partir des impulsions reçues; elle a donc une fréquence égale à la moitié de la fréquence de répétition de ces impulsions.
Le générateur de balayage est commandé par la même source de tension alternative à la fréquence de répétition des impulsions, de façon que le spot parcoure une trace de balayage complète pendant chaque demi-période de ladite tension alternative. Ainsi donc, l'ensemble des circuits de blocage TAl et TA2 constitue un inverseur qui sert à -inverser la polarité du signal redressé fourni par les redresseurs Rl et R2. I1 est clair qu'ils opèrent en synchronisme avec la commutation des paires de cadres, puisqu'ils sont commandés par la même source de tension sinusoïdale que les paires de tubes.
Le fonctionnement du système est clair sans description détaillée; il suffit de dire que l'effet de la commutation alternative des paires de cadres est de les rendre actives cha cune à leur tour, de façon que les impulsions dites alternées transmises par une station émettrice dont on désire connaître la direction sont reçues sur une paire dont le diagramme polaire est décalé angulairement d'une valeur donnée d'im côté de la trace GC du plan de référence (fig. 2), tandis que les impulsions dites intermédiaires transmises par cette même station émettrice sont reçues sur l'autre paire dont le diagramme polaire est décalé angulairement de la même valeur de l'autre côté de la trace du plan de refé- rence.
Pendant la commutation, le rayon cathodique de l'oscilloscope balaie l'écran à la fréquence de transmission des impulsions,
c'est-à-dire qu'il fait un balayage pendant
qu'une paire de cadres est active et un autre balayage pendant que l'autre paire de cadres
est aetive. Le courant redressé provenant des
redresseurs à une alternance R1 et R2 est
appliqué aux éléments de déviation verticale
dans un sens lorsqu'une paire de cadres est
active, et dans l'autre sens lorsque l'autre
paire de cadres est active; avec le résultat
que les impulsions alternées sont représentées
sur les côtés opposés de la trace de balayage:
elles sont collinéaires.
Si l'ensemble des sys
tèmes d'aériens est orienté de façon que le
plan de référence soit dirigé vers l'émetteur,
les longueurs des traces au-dessus et au-des
sous de la trace de balayage seront égales. On
peut supposer que les deux traces El et E4
de la fig. 3 sont celles produites par l'onde
directe reçue par un tel ensemble de systèmes
d'aériens orienté comme ci-dessus, et que les
traces E2, E5, E3 et E6 sont produites par
les ondes réfléchies.
La fig. 4 montre un dispositif de commu
tation mécanique qui convient pour relier
alternativement avec l'entrée du récepteur
proprement dit une paire de cadres, puis
l'autre. Ce dispositif consiste en un eommu-
tateur entraîné par un moteur illO et com
prenant des segments conducteurs, repré
sentés par des parties hachurées, montés sur
un tambour isolant. Des connexions relient
les points respectifs w, x, IJ et z des feeders
aux balais de contact correspondants du com
mutateur, de façon que d'abord l'une, puis
l'autre paire de cadres soit reliée aux grilles
de contrôle d'ane paire de tubes V12 et V34,
qui fonctionnent en push-pull et débitent sur
le récepteur REC par l'intermédiaire du
transformateur TC.
Comme auparavant, le
récepteur possède deux circuits de sortie J et
K. Le commutateur porte d'autres segments
A par l'intermédiaire desquels la tension de
sortie du redresseur D1 est appliquée alter
nativement en sens opposés aux éléments de
déviation verticale d'un tube à rayon eatho
dique. Pour faire mieux comprendre cette
opération, ces segments sont représentés en
A + 180 après une demi-rotation. Le eom- mutateur remplace ainsi les tubes de commntation et les circuits de blocage de la fig. 3.
La sortie .1 du récepteur débite sur l'anipli- ficateur AM par l'intermédiaire du maltivibrateur MV et du circuit I. L'amplifica- teur AM alimcnte le moteur 110 en courait alternatif synchronisé.
I )cs impulsions sont dérivées d'un élément conducteur séparé TIIC du commutateur pour exciter et synchroniser le générateur de balayage TITI.
Le fonctionnement du dispositif de la fig. 4 est tellement semblable à celui du dispositif illustré en fig. 3 qu'il se passe de des script ion supplémentaire.
La fig. 5 montre schématiquement un circuit de réception comprenant un eommutateur éleetronique convenant à un dispositif n'utilisant qu'une seule paire de cadres. Le commutateur éleetronique comprend deux circuits alternativement bloqués Ti13 et TA4, commandés par la tension sinusoïdale provenant du circuit @, de la même manière que les tubes V1 à V4 de la fig. 3.
Les circuits de blocage TA3 et TA4 sont alimentés en opposition de phases par un enroulement secondaire du transformateur TS, de façon à fournir des tensions de polarisation rendant les diodes D3 et D4 alternative n eut couductrices. Si un retard appréciable s'introduisait entre les différentes fonctions de commutation, un simple circuit de déphasage pourrait être intercalé à l'entrée du transformateur alimentallt les circuits TA3 et TA4.
Dans cet arrangement, de même que dans celui de la fig. 4, les tubes V12 et V34 servent uniquement de tubes de couplage et d'amplification. Les circuits de blocage TA3 et Til4 alimentent alternativement les redresseurs D3 et D4 branchés chacun en série avec une résistance séparée R3 et R4 respectivement, le tout étant branché en parallèle avec chacun des deux cadres L5 et L6 de l'ensemble des cadres. La polarisation alternée des deux redresseurs D3 et D4 connecte effectivement les résistances R3 et R4 aux homes de chacun des deux cadres, de façon à changer la phase de la F. E.
M. résultante du système de cadres et, par conséquent, à décaler le diagramme polaire alternativement d'un côté et de l'autre du plan de référence. il faut remarquer que, dans ce dispositif, les deux cadres sont coaxiaux et que leur diagramme polaire naturel, cu l'absence de la résistance R3 on R4 branchée sur l'un d'eux, est orienté dans la direction du plan de référence. Pour le reste, le circuit est similaire en tous points à celui de la fig. 3, de même que le fonction- nement et la façon dont l'indication est fournie par l'oscilloscope à rayons cathodiques.
La fig. 6 montre comment on peut appliquer la commutation mécanique à un système utilisant une seule paire de deux cadres. Le branchement des résistances en parallèle avec les cadres respectifs est effectué au moyen des segments K5 et K6 décalés de 1800 l'un par rapport à l'autre. Pour le reste, le circuit est très similaire à celui de la fig. 5, de même que le fonctionnement et la présent a tison.
Il est évident que, dans toutes les formes d'exécution décrites ci-dessus, la trace produite par la réception des deux impulsions successives sera une ligne perpendiculaire à la trace de balayage, une partie de la ligne apparaissant d'un côté de la trace de balayage et l'autre partie apparaissant de l'autre côté de celle-ci. Si l'ensemble des systèmes de cadres est correctement orienté pour la réception de signaux équivalents, les deux parties de la ligne seront égales, et cette égalité sert à indiquer l'orientation correcte. La trace produite par la réception d'ondes réfléchies sera décalée le long de la trace de balayage, à cause du chemin plus long parcouru par ces ondes. Elle apparaîtra comme une série de lignes, une partie de chacune apparaissant d'un côté de la trace de balayage, l'autre partie apparaissant de l'autre côté.
Elles seront probablement dissymétriques par rapport à la trace de balayage.
Dans un dispositif utilisant deux paires de cadres, la détermination du sens est effectuée en branchant, au moyen d'un interrupteur 51V, une résistance BW, en parallèle avec un des cadres (voir fig. 4). Après avoir orienté l'ensemble de cadres de façon à obtenir des parties de ligne de même longueur de part et d'autre de la trace de balayage, on branche la résistance RW en parallèle avec un des cadres: Si la partie de ligne correspondant au système de cadres dont celui-ci fait partie s'allonge, la direction indiquée est correcte; si cette partie de ligne se raccourcit, il faut ajouter 180 à la direction indiquée pour obtenir la direction recherchée.
Dans un dispositif utilisant mie seule paire de cadres, un système de lever de doute n'est pas indispensable; il suffit de faire pivoter l'ensemble de cadres, dans le sens des aiguilles d'une montre, d'non angle équivalent au décalage du diagramme polaire produit par la résistance R3 ou R4 tont en observant les caractéristiques des traces de retour sur l'oscilloscope à rayons cathodiques CRO.
Dans une variante d'exécution du dispositif selon l'invention, à chaque cycle complet de commutation correspondant à deux impulsions snccessives, succède un cycle complet de même durée employé-à produire suffisamment d'énergie pour le cycle complet suivant qui est de nouveau un cycle de com- mutation, et ainsi de suite. De la sorte, le fonctionnement du système est amélioré par le fait qu'une période d'accumulation d'énergie, d'une durée égale à deux périodes d'impulsion, précède chaque période de mesure proprement dite et permet d'effectuer le cy cle de commutations suivant dans les meilleures conditions. Ce mode de fonctionnement est obtenu en inversant les connexions normales des cadres après chaque cycle eomplet.
Les cadres étant connectés normalement, leur énergie différentielle fournit l'indication de la direction, mais sa valeur absolue est faible.
Si les connexions sont inversées, l'énergie reçue est considérable, mais ne contient évidemment aucune indication utile. Grâce à cette commutation, imposée au dispositif après chaque période complète d'une durée de deux périodes d'impulsion, on obtient l'énergie pulsatoire requise - pour le fonctionnement du multivibrateur, des circuits de blocage, etc.
Un inverseur permet de remplacer l'énergie pulsatoire fournie par le récepteur par celle d'un oscillateur à commande manuelle lorsque l'effet de synchronisation du générateur de tension sinusoïdale par l'impulsion reçue n'est pas suffisamment net. Lorsque eet oscillateur est en service, il faut synchroniser soigneusement le cycle de commutation avec les impulsions transmises. Ce dispositif additionnel permet d'effectuer la synchronisation sans utiliser les impulsions transmises par la station émettrice dont on recherche la direction.
Direction-finding device.
This invention relates to a direction-finding device sensitive to signals in the form of pulses of short duration, transmitted by a transmitting station whose direction it is desired to determine, this device comprising two aerials whose sensitivity polar patterns are shifted from one side to the other. on the other side of a plane, called the reference plane, around an axis situated in this plane and perpendicular to the plane of the diagrams, thus determining a direction along which] the amplitude of the signals reviewed is constant.
Direction-finding devices sensitive to signals transmitted in the form of short pulses are known and are known to have advantages when the duration of the pulse is short compared to the duration of the period between reception of the pulse. wave direct from that of the waves reflected by the E and F layers, and when the indication of the direction is obtained by means of a cathode ray oscilloscope. Some of these advantages arise from the fact that the indication is given in the form of lines spaced apart along a time base, the different lines corresponding to the indication provided by the direct wave and by the reflected waves.
Direction-finders have also been produced using a set of directional aerial systems in which means are provided for connecting the receiver alternately to one or the other of these aerial systems, the polar patterns of which overlap a reference plane. . Each of these polar diagrams represents the intensity of the signal as a function of the orientation of the aerial system to which it relates relative to the direction in which this signal reaches it.
The points of intersection of the polar diagrams of two directional aerials therefore determine a direction in which the signals seen by said aerials are of the same intensity.
In the device according to the present invention, these two operating methods are combined.
The device according to the invention comprises two aerials, the sensitivity polar diagrams of which are offset on each side of a reference plane about an axis situated in this plane perpendicular to the plane of the diagrams, thus determining a direction in which the amplitude of the signals received is constant, and means making said aerials corresponding respectively to said polar diagrams active, this switching being carried out at the frequency of the pulses transmitted by the transmitting station, the direction of which is desired to be determined.
The receiver also preferably comprises a cathode ray oscilloscope, means for deflecting the cathode ray at the frequency of said pulses to produce a periodic scan, and means for deflecting the cathode ray in a direction perpendicular to the scanning direction, under the effect of successive pulses received by one or the other of the aerials, so that the deviation is on one side of the scanning trace when the pulses are received by one of the aerials, so-called alternating pulses, and on the other side of the scanning trace when the pulses are received by the other aerial, so-called intermediate pulses.
With such an arrangement, if the set of aerials is oriented so that said reference plane is directed towards the emitter, that is to say in the direction of perpendicular to the front of the received wave, the traces produced on opposite sides of the scan trace and corresponding to the received transmitting station signals will be of equal length.
The set of aerials can include two pairs of frames, each aerial a pair, arranged so that the polar diagram of sensitivity of one is deviated from a given angle on one side of the reference plane and that the polar diagram of the other pair is offset by the same angle on the other side of the reference plane around the perpendicular axis. These two pairs of frames are alternately connected to the receiver at the pulse repetition frequency, so that the ive of the transmitted pulses is received by the ive of the pairs of frames, the next by the other pair of frames, And so on.
In a particular embodiment, the set of aerials can comprise a single pair of frames on each frame of which a resistor is alternately connected, so that the electromotive force (EMF) induced in the frame to which the resistor is connected is out of phase, and that the diagram is thus shifted to one side or the other of the reference plane, according to which of the frames is shunted by the resistance. The resistance switching takes place at the pulse repetition frequency, so that one of the transmitted pulses is received when the diagram is shifted to one side of the reference plane, the next pulse when the diagram is shifted to the other side of the reference plane, and so on.
Whether one or two pairs of frames are used, the switching can be carried out either by an electronic switch or by a mechanical switch.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the device according to the invention; in one, two pairs of frames are used, and in the other, a single pair of frames.
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4, and the second with reference to fig. 5 and 6.
Fig. 1 shows the geometric arrangement of the two pairs of frames. a is a top view, b a front view, c a side view; frames L1 and L2 are in the same plane; L3 and L4 in the same plane; L1 and L4 are coaxial; L2 and L3 coaxial; L1 and L3 are a pair; L2 and L4 constitute the other pair. The four frames are supported by the ends of a cross member B; the crosspiece is supported at its center by the foot P with which it can turn, a handle and a graduated scale S are provided respectively to make the assembly pivot and; to indicate its orientation.
The four frames are arranged perpendicular to the cross member which supports them.
Fig. 2 shows the effect of the alternate connection. In this figure, (a) shows the frames L1 and L3 in use, and (c) shows the resulting polar diagram for low angle of incidence electric fields, vertically polarized; (b) shows the L2 and L4 frames in use and d shows the resulting polar diagram for similar fields. GC shows the trace of the great circle arc or trace of the reference plane, according to which the signals are received with equal intensities by the two systems of frames. The zero axis is LA1 for L1 and L3 frames, and LA2 for L2 and L4 frames.
The diagram lobes P1 and P2 are used to provide the indications. It can be seen that these lobes are located on the opposite sides of the reference plane which they slightly overlap.
Fig. 3 schematically shows a reception circuit comprising an electronic switch which alternately connects one of the pairs of frames, then the other, with the input of the receiver proper. In this figure, some connections are interrupted, the corresponding points being identified by letters; this was done in order not to confuse the design by the presence of unnecessary crossing lines. The frames are still represented by the same letters and reference numbers as in fig. 1.
Mutual induetanes iii are inserted in the various frames to avoid inductions between the frames of the same pair.
The frames L1 and L3 are connected in opposition by means of non-radiating feeders to the adjustable capacitors Ci and to the internal control grids of the thermionic tubes V1 and V3. The frames L2 and L4 are similarly connected, by means of the non-radiating feeders F2, to the adjustable capacitors C2 and to the internal control grids of the thermionic tubes V2 and V4.
I, the vu and V3 tubes work in push-pull, as do the V2 and V4 tubes; their anodes are connected through the common primary winding of the transformer
TC whose secondary winding is connected to the actual receiver REC. Bias voltages applied to the outer gates in a manner not shown almost completely suppress anode currents from the tubes. One of the ends of the secondary winding of a transformer TS is connected in common to the outer grids of the tubes V1 and V3, and its other end is connected in common to the outer grids of the tubes V2 and V4.
The midpoint of the secondary of transformer TS is connected to a point at which the cathodes of the tubes V1 to V4 are connected through their various polarization resistors, shunted by capacitors. Thanks to this arrangement, alternating potentials applied to the primary winding of the transformer TS perform the alternating switching of the pairs of tubes Vi-V3 and V2-V4.
The actual receiver REC is coupled between the anodes of tubes V1 and V3 or tubes V2 and V4, according to which pairs of tubes and, consequently, according to which pair of frames is active, by the transformer TC at the secondary of which it is connected by the connection marked r. The actual receiver has two output circuits J and K. At the output J of the receiver, there is a rectified pulsating voltage: it is applied to an 11V multivibrator or to another suitable device.
The 11V inultivibra- tor supplies a circuit I, preferably producing a sinusoidal voltage the frequency of which is two times less than the repetition frequency of the transmitted pulses: two pulses are therefore transmitted during each period of the sinusoidal wave.
The voltage from circuit J is also applied to a sweep generator TB producing a sawtooth voltage, as indicated below the generator. This sawtooth voltage is applied to the horizontal deflection elements of a CRO cathode ray oscilloscope. At the output K of the BEC receiver, there is a voltage of intermediate frequency; it is applied to a rectifier circuit CR shown in FIG. 3a and comprising two blocking circuits TA1 and
TA2. Each of these blocking circuits comprises a pair of diodes, that is respectively dl ', dl "and d2', d2". Each pair is connected in series in two connections connecting the secondary of transformer T3 and the primary of each of the transformers
T4, respectively T5.
The diodes of the circuit TA1 are connected in the opposite direction to that of the diodes of the circuit TA2.
The blocking circuits TA1 and TA2 are supplied in parallel by a source of rectangular signals applied to E. This source, shown in fig. 3b, is formed by a saturated amplifier VS, supplied with alternating current of suitable frequency by the transformer TS. The purpose of rectangular signals is to supply an alternating bias voltage to the diodes of the blocking circuits TA1 and TA2, so as to make each of the pairs of diodes alternately conductive.
The secondaries of transformers T4 and T5 are connected to the vertical deflection plates of the oscllloscope through rectifiers R1 and R2, and the signal will deflect the spot alternately to one side or the other of the scan trace , depending on whether it is transmitted by one or the other of the circuits TA1 and TA2. The output voltage of TS is a sinusoidal voltage produced from the received pulses; it therefore has a frequency equal to half the repetition frequency of these pulses.
The scan generator is controlled by the same AC voltage source at the pulse repetition frequency, so that the spot travels a full scan trace during each half-period of said AC voltage. Thus, all of the blocking circuits TA1 and TA2 constitute an inverter which serves to reverse the polarity of the rectified signal supplied by the rectifiers Rl and R2. It is clear that they operate in synchronism with the switching of the pairs of frames, since they are controlled by the same sinusoidal voltage source as the pairs of tubes.
The operation of the system is clear without a detailed description; it suffices to say that the effect of the alternating switching of the pairs of frames is to make them active each in turn, so that the so-called alternating pulses transmitted by a transmitting station whose direction one wishes to know are received on a pair whose polar diagram is angularly offset by a given value im side of the trace GC of the reference plane (fig. 2), while the so-called intermediate pulses transmitted by this same transmitting station are received on the other pair of which the polar diagram is angularly offset by the same value on the other side of the trace of the reference plane.
During switching, the cathode ray of the oscilloscope sweeps the screen at the pulse transmission frequency,
that is, it scans for
one pair of frames is active and another sweep while the other pair of frames
is aetive. The rectified current from
half-wave rectifiers R1 and R2 is
applied to vertical deflection elements
in a sense when a pair of frames is
active, and in the other direction when the other
pair of frames is active; with the result
that the alternating pulses are represented
on opposite sides of the sweep trace:
they are collinear.
If the set of sys
aerial tems is oriented so that the
reference plane is directed towards the transmitter,
the lengths of the tracks above and
below the sweep trace will be equal. We
can assume that the two traces El and E4
of fig. 3 are those produced by the wave
direct received by such a set of systems
oriented as above, and that the
traces E2, E5, E3 and E6 are produced by
reflected waves.
Fig. 4 shows a commu
mechanical tation which is suitable for connecting
alternatively with the input of the receiver
proper a pair of frames, then
the other. This device consists of an eommu-
tator driven by an illO et com motor
taking conductive segments, repre
felt by hatched parts, mounted on
an insulating drum. Connections link
the respective points w, x, IJ and z of the feeders
to the corresponding contact brushes of the com
mutator, so that first one, then
the other pair of frames is connected to the grids
for checking a pair of tubes V12 and V34,
which operate in push-pull and flow on
the REC receiver via the
TC transformer.
As before, the
receiver has two output circuits J and
K. The switch carries other segments
A through which the voltage of
rectifier output D1 is applied alter
natively in opposite directions to the elements of
vertical deflection of an eatho ray tube
dique. To better understand this
operation, these segments are represented in
A + 180 after half a turn. The switch thus replaces the switching tubes and blocking circuits of fig. 3.
The output .1 of the receiver delivers to the amplifier AM via the maltivibrator MV and the circuit I. The amplifier AM supplies the motor 110 with it running alternately synchronized.
I) These pulses are derived from a separate conductive element TIIC of the switch to energize and synchronize the TITI sweep generator.
The operation of the device of FIG. 4 is so similar to that of the device illustrated in FIG. 3 that it does without additional script ion.
Fig. 5 schematically shows a receiving circuit comprising an electronic switch suitable for a device using only one pair of frames. The electronic switch comprises two alternately blocked circuits Ti13 and TA4, controlled by the sinusoidal voltage coming from circuit @, in the same way as the tubes V1 to V4 of fig. 3.
The blocking circuits TA3 and TA4 are supplied in phase opposition by a secondary winding of the transformer TS, so as to supply bias voltages making the diodes D3 and D4 alternating without bending. If an appreciable delay were introduced between the various switching functions, a simple phase shifting circuit could be inserted at the input of the transformer supplying the circuits TA3 and TA4.
In this arrangement, as in that of FIG. 4, V12 and V34 tubes are used only as coupling and amplifying tubes. The blocking circuits TA3 and Til4 alternately supply the rectifiers D3 and D4 each connected in series with a separate resistor R3 and R4 respectively, the whole being connected in parallel with each of the two frames L5 and L6 of all the frames. The alternating polarization of the two rectifiers D3 and D4 effectively connects the resistors R3 and R4 to the men of each of the two frames, so as to change the phase of the F. E.
M. resulting from the frame system and, consequently, to shift the polar diagram alternately on one side and the other of the reference plane. it should be noted that, in this device, the two frames are coaxial and that their natural polar diagram, or the absence of resistor R3 or R4 connected to one of them, is oriented in the direction of the reference plane. For the rest, the circuit is similar in all points to that of fig. 3, as well as the operation and manner in which the indication is provided by the cathode ray oscilloscope.
Fig. 6 shows how mechanical switching can be applied to a system using a single pair of two frames. The connection of the resistors in parallel with the respective frames is carried out by means of segments K5 and K6 offset by 1800 with respect to each other. For the rest, the circuit is very similar to that of fig. 5, as well as the operation and the present a tison.
It is evident that in all the embodiments described above, the trace produced by the reception of the two successive pulses will be a line perpendicular to the sweep trace, part of the line appearing on one side of the trace. sweep and the other part appearing on the other side of it. If the set of frame systems is correctly oriented for receiving equivalent signals, the two parts of the line will be equal, and this equality serves to indicate the correct orientation. The trace produced by the reception of reflected waves will be shifted along the scanning trace, because of the longer path taken by these waves. It will appear as a series of lines, with part of each appearing on one side of the sweep trace, the other part appearing on the other side.
They will probably be asymmetrical with respect to the scan trace.
In a device using two pairs of frames, the direction is determined by connecting, by means of a 51V switch, a resistor BW, in parallel with one of the frames (see fig. 4). After having oriented the set of frames so as to obtain line parts of the same length on either side of the scan trace, the resistor RW is connected in parallel with one of the frames: If the line part corresponding to the frame system of which this is part lengthens, the direction indicated is correct; if this part of the line becomes shorter, 180 must be added to the direction indicated to obtain the desired direction.
In a device using a single pair of frames, a system to remove doubts is not essential; it suffices to rotate the set of frames, in a clockwise direction, by an angle equivalent to the shift of the polar diagram produced by the resistor R3 or R4 while observing the characteristics of the traces of return on the CRO cathode ray oscilloscope.
In an alternative embodiment of the device according to the invention, at each complete switching cycle corresponding to two separate pulses, a complete cycle of the same duration follows, employed to produce sufficient energy for the following complete cycle which is again a switching cycle, and so on. In this way, the operation of the system is improved by the fact that a period of energy accumulation, of a duration equal to two pulse periods, precedes each measurement period proper and makes it possible to carry out the cy following switching key in the best conditions. This operating mode is obtained by reversing the normal connections of the frames after each complete cycle.
Since frames are connected normally, their differential energy provides the indication of direction, but its absolute value is small.
If the connections are reversed, the energy received is considerable, but obviously does not contain any useful indication. Thanks to this switching, imposed on the device after each complete period lasting two pulse periods, the required pulse energy is obtained - for the operation of the multivibrator, blocking circuits, etc.
An inverter makes it possible to replace the pulsating energy supplied by the receiver with that of a manually controlled oscillator when the effect of synchronizing the sinusoidal voltage generator with the received pulse is not sufficiently clear. When this oscillator is in use, the switching cycle must be carefully synchronized with the pulses transmitted. This additional device makes it possible to perform synchronization without using the pulses transmitted by the transmitting station whose direction is sought.