Installation radio-électrique indicatrice de direction.
La présente invention a pour objet une installation radioélectrique indicatrice de direction qui peut tre une installation radiogoniométrique, de détection d'obstacles, de balisage ou analogue.
Dans les installations de ce genre, la ou les antennes émettrices, la ou les antennes réeeptriees, ou ces deux sortes d'antennes à la fois, sont dirigées.
On sait que l'intensité de l'énergie rayonnée par une antenne émettrice dirigée varie dans les différentes directions suivant un diagramme qu'on peut appeler diagramme d'émission. D'une manière analogue, les potentiels produits dans une antenne réceptrice dirigée se trouvant dans un champ d'énergie rayonnée uniforme varient dans les différentes directions suivant un diagramme qu'on peut appeler diagramme de réception. Dans la description qui suit, le terme diagramme de radiation est utilisé pour couvrir à la fois les dénominations diagramme d'émission et diagramme de réception . De tels diagrammes de radiation ont été utilisés dans différentes installations pour obtenir une indication de direction.
Dans certaines installations connues, on utilise un oscillographe pour indiquer la direction, cet oscillographe étant conçu de telle manière qu'on obtienne une déviation radiale et une déviation circulaire du faisceau. Leur
Fonctionnement est le suivant : Lorsque le eou rant reçu suivant un diagramme de radiation est supérieur à un certain niveau d'énergie, de l'énergie est appliquée à l'électrode de commande de l'oscillographe et une indication apparaît sur l'écran dudit oscillographe. La position angulaire de cette indication correspond à la direction et sa position radiale à la distance. Ladite indication est un spot lumineux si l'écran est normalement sombre, ou un spot sombre si l'écran est normalement lumineux.
Pour différentes raisons, l'indication cidessus mentionnée ne peut tre concentrée, de sorte que ladite indication se présente sous la forme d'un arc au lieu d'tre un point ou spot de faible dimension. En conséquence, il est difficile de déterminer avec précision la direction d'après une telle indication. L'une des raisons de cette difficulté réside en ce que les diagrammes de radiation obtenus ne sont pas assez effilés.
Le but de l'invention est d'éviter cet in convénient.
L'installation suivant l'invention dans laquelle des énergies séparées sont reçues qui présentent entre elles une relation susceptible de fournir une indication de direction, est ca- ractérisée par un dispositif comparateur agencé pour comparer les énergies reçues et comprenant un circuit de blocage ne laissant passer de l'énergie que lorsque les valeurs des énergies reçues sont dans un rapport déterminé, et par un dispositif d'utilisation sensible à l'énergie ayant traversé ledit circuit.
Cette installation peut tre conçue de façon que ces énergies séparées soient reçues, grâce au fait que le dispositif d'antenne de réception présente plusieurs diagrammes de radiation.
D'autre part, l'antenne de réception ne peut présenter qu'un seul diagramme de radiation et recevoir des énergies émises suivant plusieurs diagrammes de radiation.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution de l'objet de l'invention et une variante.
La fig. 1 représente symboliquement, sous forme de rectangles, un système détecteur d'obstacles.
La fig. 2 représente deux diagrammes de radiation se recouvrant partiellement le long d'une ligne indicatrice de direction.
La fig. 3 représente symboliquement, sous forme de rectangles, une variante d'une partie du systèmereprésentéà la fig. 1.
La fig. 4 représente un dispositif comparateur de signaux susceptible d'tre utilisé dans le système de la fig. 1.
Les fig. 5 et 6 sont des schémas sous forme de rectangles, d'un système de balisage, la fig. 5 montrant l'émetteur et la fig. 6 le récepteur dudit système.
On considérera, tout d'abord, la fig. 1.
Un générateur d'impulsions 1 produit des impulsions 2 qui sont appliquées, à travers une ligne3, à un émetteur4. Dans l'émetteur4, les impulsions 2 sont amplifiées et transformées en impulsions à haute fréquence. Les impulsions résultantes sont ensuite appliquées, à travers une ligne 5, à une antenne émettrice 6 et elles sont rayonnées. L'antenne 6 est disposée devant une surface réfléchissante ou écran 7 de manière que ladite antenne ait un effet unidirectionnel. Des ensembles distinets d'antennes réceptrices 8 et 9 sont éga- lement montés sur ladite surface réfléchissante 7, les antennes 8 recevant l'énergie sui vant le diagramme 10 et les antennes 9 suivant le diagramme 11 de la fig. 2.
Comme on le voit sur la fig. 2, les diagrammes 10 et 11 se recouvrent partiellement le long de la ligne 13.
L'ensemble du système d'antennes 14, comportant les antennes 6,8 et 9 et la surface réfléchissante 7, est entraîné en rotation par un moteur 15 relié mécaniquement par des organes d'entraînement 16 audit ensemble.
L'antenne 6 émet des impulsions pendant tout le temps où l'ensemble 14 tourne. Lesdites impulsions sont transmises suivant un diagramme de radiation 17 (fig. 2). Lorsque lesdites impulsions viennent frapper un obstaele, elles sont réfléchies et produisent des potentiels dans les antennes 8 et 9, suivant les diagrammes de radiation 10 et 11. Pour chaque impulsion émise, les antennes 8 et 9 reçoivent chacune une impulsion distincte ou impulsion-écho 18 et 19 respectivement.
Lesdites impulsions-éehos ont des valeurs égales si l'obstacle est dans la direction indiquée par la ligne 13, mais leurs valeurs sont différentes si l'obstacle est dans une autre direetion. Les impulsions 18 et 19 sont transmises par les lignes 20 et 21 aux récepteurs 22 et 23 respectivement. Comme il est bien connu dans la technique, pour éviter la réeeption directe des impulsions émises 2, ce qui pourrait brouiller la réception des im pulsions-éehos, des organes sont prévus pour bloquer les récepteurs lorsque chacune des impulsions 2 est émise.
N cet effet, le générateur d'impulsions 1 est également relié par la ligne 24 à un générateur 25 produisant des tensions de blocage et commande la pro duction desdites tensions de blocage.
Les tensions de blocage produites par le générateur 25 sont appliquées, à travers les lignes 26 et 27, aux récepteurs 22 et 23 et bloquent lesdits récepteurs chaque fois qu'une impulsion est émise par l'antenne 6.
Après l'émission des impulsions, le blocage est supprimé et les impulsions-échos 18 et 19 traversent les récepteurs où elles sont amplifiées et où leurs fréquences porteuses sont éliminées. Il est important, comme il apparaîtra d'après la description qui suit, que les gains des deux récepteurs soient égaux et linéaires, étant donné que les impulsions 18 et 19 sont ultérieurement comparées en ce qui concerne leur amplitude. L'énergie de sortie des récepteurs 22 et 23 est appliquée, au moyen des lignes 28 et 29, à un dispositif 30 dans lequel les amplitudes des impulsions 18 et 19 sont comparées.
Ledit dispositif 30 peut tre désigné par le terme comparateur et les détails dudit dispositif seront décrits plus loin en regard de la fig. 4. Si, lors de la comparaison, les valeurs des impulsions 18 et 19 ont entre elles un rapport déterminé, de l'énergie est alors appliquée, par le comparatenr, à un appareil d'utilisation. Dans le dispositif représenté sur la fig. 4, ledit rapport déterminé est approximativement de 1/1, c'est-à-dire que les valeurs des impulsions sont sensiblement égales. De cette manière, lorsque les amplitudes des impulsions 18 et 19 sont sensiblement identiques, le comparateur laisse passer de l'énergie ; ladite énergie est alors appliquée à un appareil d'utilisation convenable.
L'appareil d'utilisation ci-dessus men tionné, tel qu'il est représenté sur la fig. 1, consiste en un oscillographe comportant une paire de bobines déviatrices 32, montées de manière à tourner à la mme vitesse que l'ensemble 14. A cet effet, des organes d'entraî- nement mécaniques 33 relient le moteur 15 aux bobines 32 et provoquent la rotation des- dites bobines à une vitesse égale à celle de la rotation de l'ensemble 14.
Pour assurer la déviation radiale du faisceau, un générateur de base de temps 34 est prévu ; il est relié par la ligne 35 aux bobines déviatrices 32. Le générateur de base de temps 34 est synchronisé par les impulsions sortant du générateur 1, au moyen de la ligne 36. Le générateur de base de temps 34 est réglé de telle façon que le faisceau de l'oscillographe 31 soit au centre de l'écran 37 lorsqu'une impulsion est émise par l'antenne émettrice 6.
Si l'impulsion émise vient frapper un obstaele et est réfléchie sur les antennes réeeptri- ces 8 et 9, les énergies pulsées reçues résul- tantes sont comparées dans le comparateur 30 et lorsque lesdites énergies pulsées reçues ont des valeurs égales, de l'énergie est appliquée à l'électrode de commande 38 de l'oseil- lographe par le comparateur. L'électrode de commande peut tre normalement polarisée à la tension de coupure de telle manière que, normalement, aucun effet lumineux n'apparaisse sur l'écran 37. Toutefois, lorsque le comparateur 30 laisse passer l'énergie, ladite énergie sert à produire un spot lumineux tel que le spot 39 sur l'écran 37.
La distance radiale entre le centre 40 de l'écran et le spot 39 indique le temps nécessaire à l'impulsion pour atteindre l'obstacle et revenir au récepteur et constitue, par conséquent, une indication de la distance dudit obstacle. Une ligne tracée entre le centre 40 et le spot 39 indique également, de façon très précise, la direction de l'obstacle comme on le verra ci-dessous.
Le spot 39 n'est produit que lorsque les impulsions-échos 18 et 19 ont des amplitudes égales. Les impulsions 18 et 19 n'ont des amplitudes égales que lorsque les diagrammes de radiation 10 et 11 des antennes 8 et 9 sont alignés avec l'obstacle, c'est-à-dire lorsque l'obstacle est dans le prolongement de la ligne 13. En conséquence, on n'obtient une indication sur l'oscillographe que pour une zone relativement étroite, dans une direction déterminée de la rotation de l'ensemble 14. Etant donné que les bobines déviatrices 32 tournent en synchronisme avec l'ensemble 14, au moment où le spot 39 est produit, ledit spot est dévié par lesdites bobines dans une direction à partir du centre 40 correspondant à la direction suivant laquelle l'ensemble d'antenne 14 est oriente. On obtient ainsi une indication directionnelle précise.
D'après la description qui précède, on peut voir qu'une indication n'est obtenue sur l'écran de l'oscillographe que lorsque l'ensemble des antennes 14 est orienté de façon précise vers l'obstacle à détecter. Etant donné que ledit ensemble tourne de façon continue, on peut voir que l'indication produite consiste en un éclair lumineux apparaissant sur l'écran. Si l'on désire que ladite indication apparaisse sous la forme d'un spot lumineux permanent, il est évident que l'ensemble d'antennes doit tourner à une vitesse telle que les indications successives se produisent sur l'écran à une cadence suffisamment rapide pour que la persistance visuelle transforme les spots lumineux successifs en un spot lumineux permanent.
Il est bien entendu que la fréquence de récurrence des impulsions émises est d'un ordre beaucoup plus élevé que la vitesse de rotation de l'ensemble d'antennes.
Il est bien évident que le système repré- senté sur la fig. 1 peut tre utilisé comme radiogoniomètre. Dans ce cas, l'antenne émet triee 6, l'émetteur 4, le générateur de tension de blocage 25, le générateur d'impulsions 1. et le générateur de base de temps 34 sont sup- primés. La déviation radiale du faisceau peut tre produite en appliquant un courant continu constant aux bobines 39.
Au lieu des deux récepteurs 22 et 23 de la fig. 1, on peut utiliser un récepteur unique 41, suivant une disposition telle que celle représentée sur la fig. 3. Un récepteur unique supprime la nécessité d'avoir à équilibrer deux récepteurs, tels que les récepteurs 22 et 23. pour qu'ils présentent des gains égaux. Toutefois, si un récepteur unique 41 est utilisé, un dispositif identique à celui décrit maintenant est employé de préférence. Dans ce dispositif, les lignes 20 et 21 partant respectivement des antennes 8 et 9 sont reliées à un commutateur 42 qui peut tre un commutateur électronque et qui assure une commutation à la fréquence de récurrence des impulsions émi- ses 2.
Lesdites impulsions 2 sont séparées par un intervalle de temps suffisant pour que, dans la gamme dans laquelle le système fonetionne, la réflexion de chaque impulsion émise arrive avant l'émission de l'impulsion suivante. Bien entendu, le récepteur 41 est bloqué chaque fois qu'une impulsion quelconque est émise, et à cet effet, il est relié par la ligne 26 à une source produisant des tensions de blocage qui peut tre, par exemple, le générateur 25.
Si des impulsions 43 et 44 (fig. 3) sont émises, les impulsions-échos 45 et 46 qui sont les réflexions des impulsions émises 43 et 44, sont recues sur les antennes 8 et 9 et transmises par les lignes 20 et 21 au commu tateur 42. La sortie du commutateur 42 est reliée à l'entrée du récepteur 41. Si la ligne ¯0 est reliée à la sortie du commutateur 42 lorsqu'une impulsion-écho 45 arrive au voisinage de l'ensemble 14, seule une impulsion provenant des antennes 8 est transmise au récepteur,
et l'impulsion provenant des antennes 9 n'a alors aucun effet étant donné que les antennes 9 ne sont pas reliées au ré cepteur à l'instant d'arrivée de l'impulsionécho 45. Avant que l'impulsion-écho suivante 46 arrive, le commutateur fonctionne et relie les antennes 9 au récepteur, les antennes 8 étant alors déconnectées. En conséquence, l'impulsion-écho 46, reçue par les antennes 9, est transmise au récepteur 4]. Par suite, on peut voir que l'impulsion-écho 45 est reçue par les antennes 8 suivant le diagramme de radiation 10 et que l'impulsion-écho 46 est reçue par les antennes 9 suivant le diagramme de radiation 11.
En supposant que les impulsions émises 43 et 44 aient des amplitudes égales et que l'ensemble d'antennes l soit orienté vers l'obstacle, c'est-à-dire que l'obstacle se trouve sur la ligne de direction indiquée par la ligne 13 (fig. 2), les impulsions-éehos 45 et 46, reçues sur les antennes 8 et 9 ont alors des amplitudes égales.
Les impulsions-échos 45 et 46 traversent successivement le récepteur 41 où elles sont amplifiées et où leurs composantes à haute fréquence sont éliminées. Les impulsions 45 et 46 sont ensuite transmises, par la ligne 47, au commutateur 48 qui est synchronisé avec le eommutateur 42 ; à cet effet, les deux dispositifs en question sont reliés par une ligne 49, laquelle est elle-mme reliée à la sortie du générateur d'impulsions 1, de telle manière que la commutation ait lieu à la fré- cliienee de récurrence des impulsions émises.
Le commutateur 48 sépare les impulsions en deux groupes et les applique aux lignes 50 et 51. Par exemple, l'impulsion 45 est appliquée à la ligne 50 et l'impulsion 46 à la ligne 51. ù
Il est clair qu'à la sortie du commutateur 48, les impulsions 45 n'apparaissent pas en mme temps que les impulsions 46. Etant donné qu'on désire comparer les impulsions 45 et 46 dans le comparateur 30, il est nécessaire que les deux impulsions coïncident. A cet effet, les impulsions-échos 45 sont retardées par un dispositif convenable 59 de telle façon qu'à la sortie dudit dispositif les impulsions 45 soient en synchronisme avec les impulsions 46.
Etant donné qu'un certain affaiblissement se produit dans le dispositif retardateur 52, un réseau d'affaiblissement de compensation est prévu en série avec la ligne pour affaiblir de façon correspondante l'impulsion 46 de telle manière que les deux impulsions conservent la mme amplitude relative. La sortie du dispositif retardateur 59 est reliée, au moyen de la ligne 28, au eom- parateur 30 et la sortie du réseau affaiblisseur 53 est reliée, au moyen de la ligne 29. audit comparateur. Dans ledit comparateur 30. tes impulsions synchrones sont comparées et le fonctionnement indiqué à propos de la fig. 1 se produit alors.
Un considérera maintenant la fig. 4. Sur ladite figure, on a représenté un comparateur.
Le fonctionnement dudit comparateur est le suivant : L'énergie de sortie d'un oscillateur à haute fréquence 54 est appliquée à l'enroulement primaire 55 d'un transformateur 56 comportant deux enroulements secondaires distincts 57 et 58. Les tensions induites dans les enroulements 57 et 58 sont respectivement appliquées aux grilles 59 et 60 de deux tubes électroniques 61 et 62 dont les anodes 63 et f ! 4 sont reliées entre elles et, à travers une résistance de charge convenable 65, à une source de tension anodique 66.
Etant donné que les tensions à haute fréquence respecti- vement appliquées aux grilles 59 et 60 sont égales et en opposition de phase, les effets opposés produit par lesdites tensions dans les circuits d'anode des tubes 61 et 62 s'annulent et le potentiel, au point 67, est constant. Les grilles 59 et 60 reçoivent également des ten- sions à partir des lignes 28 et 29 qui transmettent les impulsions reçues qui peuvent tre, par exemple, les impulsions 18 et 19 de la fig. 1 ou les impulsions 45 et 46 de la 3.
Si les impulsions appliquées par les lignes 28 et 29 aux grilles 59 et 60 ont des amplitudes égales, les énergies de sortie à haute fréquence des tubes 61 et 62 sont aussi égales et étant donné que lesdites énergies sont en opposition de phase, elles s'annulent au point 67. Au contraire, si les impulsions appliquées aux lignes 28 et 29 ne sont pas égales, ces énergies ne s'annulent pas à la sortie des tubes 61 et 62.
En conséquence, chaque fois que les impulsions appliquées par les lignes 28 et 29 sont inégales, on obtient, au point 67, une tension à haute fréquence. Ladite tension à haute fréquence est redressée dans un redres- seur 68 tel qu'une diode, et l'énergie de sortie de ladite diode est utilisée pour actionner un générateur 69 produisant des tensions de blocage. Lesdites tensions de blocage sont appliquées à travers une ligne 70, à un dispositif de blocage et de déblocage 71. Les impulsions arrivant par la ligne 29 ne traversent le dispositif 71 que lorsqu'aucune tension de blocage n'est produite. Aucune tension de blocage n'est produite si les impulsions transmises par les lignes 28 et 29 ont des amplitudes égales.
En conséquence, on peut voir que les impulsions transmises par les lignes 28 et 29 sont comparées et que, si elles sont égales, les impulsions transmises par la ligne 29 peuvent traverser le dispositif 71. L'énergie de sortie dudit dispositif 71 est alors appliquée, par une ligne 72, à l'électrode de commande 38 de l'oscillographe 31.
Les tubes 61 et 62 sont polarisés par des organes convenables quelconques et, si on le désire, leur polarisation normale peut tre égale à la tension de coupure ou voisine de ladite tension, de telle manière qu'en l'ab- sence de signaux provenant des lignes 28 et 29, lesdits tubes ne soient pas conducteurs.
Dans ces conditions, lorsque les signaux provenant des lignes 28 et 29 sont appliqués dans le sens positif, les tubes 61 et 62sont con- ducteurs des oscillations à haute fréquence pendant la durée desdits signaux arrivants.
Sur les fig. 5 et 6, il est représenté un système de balisage. L'émetteur dudit système de balisage est représenté sur la fig. 5. De l'énergie à haute fréquence est produite par un générateur 73. De plus, deux générateurs à basse fréquence 74 et 75 sont utilisés et produisent des fréquences différentes. Par exem- ple, le générateur 74 peut produire une ten- sion de 1000 périodes par seconde, et le gé- nérateur 75 peut produire une tension de 1300 périodes par seconde.
L'énergie de sortie du générateur à haute fréquence 73 est appliquée, par une ligne 76, à un modulateur 77 où ladite énergie est modulée par l'énergie de sortie du générateur 74. L'énergie de sortie du modulateur 77 est appliquée à un système d'antennes 78. D'une manière analogue, l'énergie de sortie du générateur à haute fré- quenee 73 est également appliquée à un autre modulateur 79 où ladite énergie est modulée par l'énergie de sortie du générateur 75.
L'énergie de sortie du modulateur 79 est ensuite appliquée à un système d'antennes 80.
Les systèmes d'antennes 78 et 80 sont conçus de telle manière qu'ils produisent des diagrammes se recouvrant d'une manière, identique aux diagrammes 10 et Il de la fig. 2 pour produire une zone où les signaux sont d'intensités égales indiquant la lignel3 suivant laquelle l'ensemble 81 est orienté. L'ensemble d'antennes peut comporter une surface ré fléchissante 82, sur laquelle sont montés les systèmes d'antennes 78 et 80, lesdits systèmes étant montés de manière à pouvoir tourner avec ladite surface.
L'ensemble d'antennes 81 est entraîné en rotation par un moteur 83, au moyen d'un dispositif d'entraînement mécanique 84. Un générateur d'impulsions de syn ehronisation 85 est relié audit moteur 83 et produit une impulsion unique, au mme point, à chaque tour de l'ensemble 81. Ladite impulsion est ensuite appliquée par le géné- rateur d'impulsions de synchronisation 85, à travers une ligne 86, au mélangeur 87.
L'éner- gie de sortie du générateur haute fréquence 74 est également appliquée au mélangeur 87, mais aucune énergie haute fréquence n'appa raît à la sortie dudit mélangeur 87, sauf lorsque le générateur d'impulsions de synehronisation applique une impulsion, à travers la ligne 86, audit mélangeur. En d'autres termes, le mélangeur 87 est normalement bloque et n'est débloqué que lorsqu'une impulsion lui est appliquée par la ligne 86. L'énergie de sortie du mélangeur 87, qui consiste en impulsions abruptes d'énergie haute fréquence, est appliquée, à travers la ligne de transmission 88, à une antenne non dirigée 89.
Ctrâce à la disposition ci-dessus décrite, le système d'antennes 78 produit un diagramme de radiation tel que, par exemple, le diagramme 10 de la fig. 2 et émet de l'énergie à haute fréquence modulée par une énergie à basse fréquence de 1000 périodes par seconde. Le système d'antennes 80 produit un diagramme analogue au diagramme Il de la fig., et la modulation est à 1300 périodes par seconde.
Les diagrammes des systèmes d'antennes 78 et 80 se recouvrent partiellement le long de la ligne indicatrice de direction suivant laquelle l'ensemble d'antennes 81 est orienté.
En outre, chaque fois que l'ensemble 81 est orienté dans une direction choisie telle que par exemple le nord, une impulsion de syn- chronisation est émise par l'antenne non dirigée 89.
On considérera maintenant la fig. 6. Un récepteur pouvant tre utilisé avec un émetteur de balisage du type qui vient d'tre dé- erit est représenté sur ladite figure. Ledit récepteur comporte une antenne non dirigée 90, qui eapte les impulsions de synehronisa- tion émise par l'antenne 89 aussi bien que les énergies modulées par les fréquences aeousti- ques et émises par les systèmes d'antennes 78 et 80. Bien entendu, il doit tre bien compris que les énergies modulées par les fréquences acoustiques qui sont reçues par l'antenne 90 varient en amplitude suivant la direction dans laquelle le système d'antenne 81 est orienté.
L'antenne réceptrice 90 est reliée, au moyen de la ligne de transmission 91, à un amplificateur détecteur 92. L'énergie de sortie de l'amplificateur détecteur 92 est appliquée à trois dispositifs distincts : un filtre d'ondes à 1300 périodes 93, un filtre d'ondes à 1000 périodes 94 et un appareil à seuil 95.
Les ondes modulées à 1300 périodes traversent le filtre 93 et sont appliquées à un com- parateur 96 qui peut tre identique à celui représenté sur la fig. 4. Les ondes modulées à 1000 périodes traversent le filtre 94 et sont également appliquées au comparateur 96.
Dans ledit comparateur, les amplitudes des énergies reçues sont comparées et si lesdites ont ont des amplitudes égales, de l'éner- gie peut passer à l'électrode de commande 97 d'un oscillographe et alors un spot lumineux se produit sur l'écran 99 dudit oscillographe.
Le faisceau de l'oscillographe peut tre dévié au moyen d'un générateur 100 produisant une base de temps tournante et relié aux éleetrodes de déviation 101 de l'oscillographe de telle manière que le faisceau se déplace eir culairement sur l'écran 99.
On peut voir que lorsque le système d'an- tennes 81 est orienté vers l'antenne réeeptriee 90, les ondes modulées à 1300 périodes ont la mme amplitude que les ondes modu lées à 1000 périodes et, par conséquent, un spot est obtenu à cet instant sur l'écran 99.
La a position dudit spot indique, au récepteur, la direction de l'émetteur si le générateur produisant la base de temps tournante est synchronisé avec la rotation du système d'antennes émettrices 81. La synchronisation est produite par les impulsions émises par l'antenne 89, impulsions qui sont reçues par l'antenne 90, appliquées à l'amplificateurdéteeteur 92, puis à travers un appareil à seuil 95 qui bloque tous les signaux ayant une amplitude inférieure à l'amplitude élevée des impulsions de synchronisation. Lesdites impulsions de synchronisation à la sortie de 1'appareil à seuil sont appliquées au générateur 100 produisant la base de temps tour naIlte pour svnehroniser la rotation du spot sur l'écran 99 avec celle du système d'an tennes émettrices.
Etant donné que les énergies appliquées au comparateur 96 à partir des filtres 93 et 94 ont des fréquences différentes, il peut en résulter un clignotement du spot indicateur de direction sur l'écran. Toutefois, cet incon- dénient est sans importance si la cadence dudit clignotement est supérieure à la persistance visuelle. Bien entendu, il doit tre bien compris que l'énergie de sortie des filtres 93 et 94 pourrait tre appliquée à des montages oscillateurs convenables pour produire des fréquences de battement égales. De cette manière, lesdites fréquences de battement pour raient tre comparées.
On remarquera, en outre, que l'antenne 6 de la fig. 1 ne doit pas nécessairement tre une antenne dirigée et ne doit pas nécessairement tre tournante. De mme, les antennes réceptrices 8 et 9 peuvent tre d'un type quelconque susceptible de produire les diagrammes de radiation décrits. L'énergie de sortie du comparateur peut tre appliquée à des appareils d'utilisation autres que l'oscillo- graphe 31.
Une autre modification possible de la fig. 1 est de prévoir des organes, par exemple dans l'un des deux récepteurs 22 et 23, pour commander le gain et de graduer lesdits organes de façon que, lorsque le gain est ajusté de telle manière que l'énergie de sortie des deux récepteurs est égale (ce qui serait alors indiqué par le fait que le comparateur laisse passer de l'énergie), on puisse relever l'indication portée sur ladite graduation et déterminer à partir de cette indication la direction. Cette modification permettrait donc de déterminer la direction mme si l'objet provoquant la réflexion ne se trouvait pas sur le prolongement de la ligne 13.
Direction indicator radio installation.
The subject of the present invention is a direction indicating radio installation which may be a direction-finding installation, obstacle detection, beaconing or the like.
In installations of this kind, the transmitting antenna (s), the re-testing antenna (s), or these two kinds of antennae at the same time, are directed.
It is known that the intensity of the energy radiated by a directed transmitting antenna varies in the different directions according to a diagram which can be called an emission diagram. Likewise, the potentials produced in a directed receiving antenna in a uniform radiated energy field vary in different directions in a pattern which may be called a receiving pattern. In the following description, the term radiation pattern is used to cover both the denominations of emission pattern and reception pattern. Such radiation diagrams have been used in different installations to obtain a direction indication.
In certain known installations, an oscillograph is used to indicate the direction, this oscillograph being designed in such a way that a radial deflection and a circular deflection of the beam are obtained. Their
Operation is as follows: When the received power according to a radiation pattern exceeds a certain energy level, energy is applied to the control electrode of the oscillograph and an indication appears on the screen of said oscillograph. The angular position of this indication corresponds to the direction and its radial position to the distance. Said indication is a bright spot if the screen is normally dark, or a dark spot if the screen is normally bright.
For various reasons, the above-mentioned indication cannot be concentrated, so that said indication is in the form of an arc instead of being a point or spot of small dimension. As a result, it is difficult to determine the direction with precision from such an indication. One of the reasons for this difficulty lies in the fact that the radiation patterns obtained are not tapered enough.
The aim of the invention is to avoid this inconvenience.
The installation according to the invention in which separate energies are received which have a relation between them capable of providing an indication of direction, is characterized by a comparator device designed to compare the energies received and comprising a blocking circuit leaving no pass energy only when the values of the energy received are in a determined ratio, and by a device for use sensitive to the energy having passed through said circuit.
This installation can be designed so that these separate energies are received, thanks to the fact that the receiving antenna device has several radiation patterns.
On the other hand, the receiving antenna can only present a single radiation pattern and receive energies emitted according to several radiation patterns.
The appended drawing represents, by way of example, some embodiments of the object of the invention and a variant.
Fig. 1 symbolically represents, in the form of rectangles, an obstacle detection system.
Fig. 2 shows two radiation patterns partially overlapping along a direction indicating line.
Fig. 3 represents symbolically, in the form of rectangles, a variant of part of the system represented in FIG. 1.
Fig. 4 shows a signal comparator device capable of being used in the system of FIG. 1.
Figs. 5 and 6 are diagrams in the form of rectangles, of a marking system, FIG. 5 showing the transmitter and FIG. 6 the receiver of said system.
We will consider, first of all, FIG. 1.
A pulse generator 1 produces pulses 2 which are applied, through a line 3, to a transmitter 4. In transmitter 4, the pulses 2 are amplified and transformed into high frequency pulses. The resulting pulses are then applied, through a line 5, to a transmitting antenna 6 and they are radiated. The antenna 6 is placed in front of a reflecting surface or screen 7 so that said antenna has a unidirectional effect. Distinct sets of receiving antennas 8 and 9 are also mounted on said reflecting surface 7, the antennas 8 receiving the energy according to diagram 10 and the antennas 9 according to diagram 11 of FIG. 2.
As seen in fig. 2, diagrams 10 and 11 partially overlap along line 13.
The entire antenna system 14, comprising the antennas 6, 8 and 9 and the reflecting surface 7, is driven in rotation by a motor 15 mechanically connected by drive members 16 to said assembly.
The antenna 6 emits pulses throughout the time that the assembly 14 is rotating. Said pulses are transmitted according to a radiation diagram 17 (fig. 2). When said pulses strike an obstaele, they are reflected and produce potentials in the antennas 8 and 9, according to the radiation diagrams 10 and 11. For each pulse emitted, the antennas 8 and 9 each receive a distinct pulse or pulse-echo. 18 and 19 respectively.
Said eho-pulses have equal values if the obstacle is in the direction indicated by line 13, but their values are different if the obstacle is in another direction. Pulses 18 and 19 are transmitted through lines 20 and 21 to receivers 22 and 23 respectively. As is well known in the art, in order to avoid the direct reception of the emitted pulses 2, which could interfere with the reception of the eho-impulses, devices are provided to block the receptors when each of the pulses 2 is emitted.
For this purpose, the pulse generator 1 is also connected by line 24 to a generator 25 producing blocking voltages and controls the production of said blocking voltages.
The blocking voltages produced by generator 25 are applied, through lines 26 and 27, to receivers 22 and 23 and block said receivers whenever a pulse is emitted by antenna 6.
After the emission of the pulses, the blocking is removed and the echo pulses 18 and 19 pass through the receivers where they are amplified and their carrier frequencies are eliminated. It is important, as will be apparent from the description which follows, that the gains of the two receivers are equal and linear, since the pulses 18 and 19 are subsequently compared with regard to their amplitude. The output energy of receivers 22 and 23 is applied, via lines 28 and 29, to a device 30 in which the amplitudes of pulses 18 and 19 are compared.
Said device 30 may be designated by the term comparator and the details of said device will be described below with reference to FIG. 4. If, during the comparison, the values of the pulses 18 and 19 have a determined relationship with each other, then energy is applied, by the comparator, to a device for use. In the device shown in FIG. 4, said determined ratio is approximately 1/1, ie the values of the pulses are substantially equal. In this way, when the amplitudes of the pulses 18 and 19 are substantially identical, the comparator lets energy pass; said energy is then applied to a suitable device for use.
The apparatus for use mentioned above, as shown in FIG. 1, consists of an oscillograph comprising a pair of deflection coils 32, mounted so as to rotate at the same speed as the assembly 14. For this purpose, mechanical drive members 33 connect the motor 15 to the coils 32 and cause the rotation of said coils at a speed equal to that of the rotation of the assembly 14.
To ensure the radial deflection of the beam, a time base generator 34 is provided; it is connected by line 35 to the deflection coils 32. The time base generator 34 is synchronized by the pulses exiting from generator 1, by means of line 36. The time base generator 34 is adjusted in such a way that the beam from oscillograph 31 is in the center of screen 37 when a pulse is emitted by transmitting antenna 6.
If the emitted pulse hits an obstacle and is reflected on the re-entry antennas 8 and 9, the resulting received pulse energies are compared in the comparator 30 and when said received pulse energies have equal values, energy is applied to the control electrode 38 of the osilologist by the comparator. The control electrode can be normally polarized at the cut-off voltage in such a way that, normally, no luminous effect appears on the screen 37. However, when the comparator 30 allows energy to pass, said energy is used to produce a light spot such as spot 39 on screen 37.
The radial distance between the center 40 of the screen and the spot 39 indicates the time required for the pulse to reach the obstacle and return to the receiver and therefore constitutes an indication of the distance from said obstacle. A line drawn between the center 40 and the spot 39 also indicates, very precisely, the direction of the obstacle as will be seen below.
The spot 39 is produced only when the echo pulses 18 and 19 have equal amplitudes. The pulses 18 and 19 have equal amplitudes only when the radiation patterns 10 and 11 of the antennas 8 and 9 are aligned with the obstacle, that is to say when the obstacle is in the extension of the line 13. Consequently, an indication is only obtained on the oscillograph for a relatively narrow zone, in a determined direction of the rotation of the assembly 14. Since the deflector coils 32 rotate in synchronism with the assembly 14 , when the spot 39 is produced, said spot is deflected by said coils in a direction from the center 40 corresponding to the direction in which the antenna assembly 14 is oriented. This gives a precise directional indication.
From the foregoing description, it can be seen that an indication is obtained on the screen of the oscillograph only when the set of antennas 14 is oriented precisely towards the obstacle to be detected. Since said assembly rotates continuously, it can be seen that the indication produced consists of a flash of light appearing on the screen. If it is desired that said indication appear in the form of a permanent light spot, it is obvious that the set of antennas must rotate at a speed such that the successive indications occur on the screen at a sufficiently rapid rate. so that visual persistence transforms successive light spots into a permanent light spot.
It is understood that the repetition frequency of the pulses transmitted is of a much higher order than the speed of rotation of the set of antennas.
It is obvious that the system represented in FIG. 1 can be used as a direction finder. In this case, the antenna transmits triee 6, the transmitter 4, the blocking voltage generator 25, the pulse generator 1 and the time base generator 34 are suppressed. The radial deflection of the beam can be produced by applying a constant direct current to the coils 39.
Instead of the two receivers 22 and 23 of FIG. 1, a single receiver 41 can be used, according to an arrangement such as that shown in FIG. 3. A single receiver eliminates the need to balance two receivers, such as receivers 22 and 23. for them to exhibit equal gains. However, if a single receiver 41 is used, a device identical to that described now is preferably employed. In this device, the lines 20 and 21 respectively starting from the antennas 8 and 9 are connected to a switch 42 which may be an electronic switch and which ensures switching at the recurrence frequency of the emitted pulses 2.
Said pulses 2 are separated by a sufficient time interval so that, in the range in which the system operates, the reflection of each transmitted pulse arrives before the transmission of the next pulse. Of course, the receiver 41 is blocked each time any impulse is transmitted, and for this purpose, it is connected by line 26 to a source producing blocking voltages which can be, for example, generator 25.
If pulses 43 and 44 (fig. 3) are emitted, the echo pulses 45 and 46 which are the reflections of the emitted pulses 43 and 44, are received on the antennas 8 and 9 and transmitted by lines 20 and 21 to the community. tator 42. The output of the switch 42 is connected to the input of the receiver 41. If the line ¯0 is connected to the output of the switch 42 when a pulse-echo 45 arrives in the vicinity of the assembly 14, only one pulse from the antennas 8 is transmitted to the receiver,
and the pulse from the antennas 9 then has no effect since the antennas 9 are not connected to the receiver at the time of arrival of the echo pulse 45. Before the next echo pulse 46 arrives , the switch operates and connects the antennas 9 to the receiver, the antennas 8 then being disconnected. Consequently, the echo-pulse 46, received by the antennas 9, is transmitted to the receiver 4]. As a result, it can be seen that the echo pulse 45 is received by the antennas 8 according to the radiation pattern 10 and that the echo pulse 46 is received by the antennas 9 according to the radiation pattern 11.
Assuming that the emitted pulses 43 and 44 have equal amplitudes and that the set of antennas l is oriented towards the obstacle, i.e. the obstacle is on the direction line indicated by the line 13 (FIG. 2), the éehos pulses 45 and 46, received on the antennas 8 and 9 then have equal amplitudes.
The echo pulses 45 and 46 pass successively through the receiver 41 where they are amplified and where their high frequency components are eliminated. The pulses 45 and 46 are then transmitted, via line 47, to switch 48 which is synchronized with switch 42; to this end, the two devices in question are connected by a line 49, which is itself connected to the output of the pulse generator 1, in such a way that the switching takes place at the frequency of recurrence of the pulses emitted. .
Switch 48 separates the pulses into two groups and applies them to lines 50 and 51. For example, pulse 45 is applied to line 50 and pulse 46 to line 51. ù
It is clear that at the output of the switch 48, the pulses 45 do not appear at the same time as the pulses 46. Since it is desired to compare the pulses 45 and 46 in the comparator 30, it is necessary that the two pulses coincide. To this end, the echo pulses 45 are delayed by a suitable device 59 so that at the output of said device the pulses 45 are in synchronism with the pulses 46.
Since some attenuation occurs in the delay device 52, a compensating attenuation network is provided in series with the line to correspondingly weaken the pulse 46 such that the two pulses keep the same relative amplitude. . The output of the delay device 59 is connected, by means of the line 28, to the compensator 30 and the output of the attenuator network 53 is connected, by means of the line 29, to said comparator. In said comparator 30, your synchronous pulses are compared and the operation indicated with regard to FIG. 1 then occurs.
A will now consider fig. 4. In said figure, there is shown a comparator.
The operation of said comparator is as follows: The output energy of a high frequency oscillator 54 is applied to the primary winding 55 of a transformer 56 comprising two separate secondary windings 57 and 58. The voltages induced in the windings 57 and 58 are respectively applied to the grids 59 and 60 of two electron tubes 61 and 62, the anodes 63 and f! 4 are connected to each other and, through a suitable load resistor 65, to an anode voltage source 66.
Since the high frequency voltages respectively applied to the gates 59 and 60 are equal and in phase opposition, the opposite effects produced by said voltages in the anode circuits of tubes 61 and 62 cancel each other out and the potential, at point 67, is constant. The gates 59 and 60 also receive voltages from the lines 28 and 29 which transmit the received pulses which can be, for example, the pulses 18 and 19 of FIG. 1 or the pulses 45 and 46 of 3.
If the pulses applied by lines 28 and 29 to gates 59 and 60 have equal amplitudes, the high frequency output energies of tubes 61 and 62 are also equal and since said energies are in phase opposition, they are cancel at point 67. On the contrary, if the pulses applied to lines 28 and 29 are not equal, these energies do not cancel each other out at the output of tubes 61 and 62.
As a result, whenever the pulses applied by lines 28 and 29 are unequal, a high frequency voltage is obtained at point 67. Said high frequency voltage is rectified in a rectifier 68 such as a diode, and the output energy of said diode is used to drive a generator 69 producing blocking voltages. Said blocking voltages are applied through a line 70, to a blocking and unblocking device 71. The pulses arriving via line 29 only pass through the device 71 when no blocking voltage is produced. No blocking voltage is produced if the pulses transmitted through lines 28 and 29 have equal amplitudes.
As a result, it can be seen that the pulses transmitted by the lines 28 and 29 are compared and that, if they are equal, the pulses transmitted by the line 29 can pass through the device 71. The output energy of said device 71 is then applied. , via a line 72, to the control electrode 38 of the oscillograph 31.
The tubes 61 and 62 are polarized by any suitable members and, if desired, their normal polarization can be equal to the cut-off voltage or close to said voltage, such that in the absence of signals coming from lines 28 and 29, said tubes are not conductive.
Under these conditions, when the signals coming from lines 28 and 29 are applied in the positive direction, the tubes 61 and 62 are conductors of high frequency oscillations during the duration of said incoming signals.
In fig. 5 and 6, there is shown a beaconing system. The transmitter of said beaconing system is shown in FIG. 5. High frequency power is produced by a generator 73. In addition, two low frequency generators 74 and 75 are used and produce different frequencies. For example, generator 74 can produce a voltage of 1000 periods per second, and generator 75 can produce a voltage of 1300 periods per second.
The output energy of the high frequency generator 73 is applied, through a line 76, to a modulator 77 where said energy is modulated by the output energy of the generator 74. The output energy of the modulator 77 is applied to a. antenna system 78. Similarly, the output energy of the high frequency generator 73 is also applied to another modulator 79 where said energy is modulated by the output energy of the generator 75.
The output energy of modulator 79 is then applied to an antenna system 80.
The antenna systems 78 and 80 are designed in such a way that they produce overlapping patterns in a manner identical to patterns 10 and II of FIG. 2 to produce an area where the signals are of equal strength indicating the line 3 along which assembly 81 is oriented. The antenna assembly may include a reflecting surface 82, on which the antenna systems 78 and 80 are mounted, said systems being mounted so as to be rotatable with said surface.
The set of antennas 81 is driven in rotation by a motor 83, by means of a mechanical drive device 84. A synchronization pulse generator 85 is connected to said motor 83 and produces a single pulse, at the same time. point, on each revolution of assembly 81. Said pulse is then applied by synchronization pulse generator 85, through line 86, to mixer 87.
The output energy of the high frequency generator 74 is also applied to the mixer 87, but no high frequency energy appears at the output of said mixer 87, except when the synchronization pulse generator applies a pulse, through line 86, to said mixer. In other words, mixer 87 is normally blocked and is only unblocked when a pulse is applied to it through line 86. The output energy of mixer 87, which consists of abrupt pulses of high frequency energy, is applied, through the transmission line 88, to an undirected antenna 89.
By virtue of the above-described arrangement, the antenna system 78 produces a radiation pattern such as, for example, diagram 10 of FIG. 2 and emits high frequency energy modulated by low frequency energy of 1000 periods per second. The antenna system 80 produces a diagram analogous to the diagram II of FIG., And the modulation is at 1300 periods per second.
The diagrams of antenna systems 78 and 80 partially overlap along the line indicating the direction in which antenna assembly 81 is oriented.
In addition, each time the assembly 81 is oriented in a chosen direction such as for example north, a synchronization pulse is emitted by the undirected antenna 89.
We will now consider FIG. 6. A receiver which can be used with a beacon transmitter of the type just described is shown in said figure. Said receiver comprises an undirected antenna 90, which absorbs the synchronization pulses emitted by the antenna 89 as well as the energies modulated by the acoustic frequencies and emitted by the antenna systems 78 and 80. Of course, it must be understood that the energies modulated by the acoustic frequencies which are received by the antenna 90 vary in amplitude depending on the direction in which the antenna system 81 is oriented.
The receiving antenna 90 is connected, by means of the transmission line 91, to a detector amplifier 92. The output energy of the detector amplifier 92 is applied to three separate devices: a 1300 period wave filter 93 , a 1000 period wave filter 94 and a threshold device 95.
The waves modulated at 1300 periods pass through the filter 93 and are applied to a comparator 96 which may be identical to that shown in FIG. 4. The 1000 period modulated waves pass through filter 94 and are also applied to comparator 96.
In said comparator, the amplitudes of the energies received are compared and if said have have equal amplitudes, energy can pass to the control electrode 97 of an oscillograph and then a light spot occurs on the screen. 99 of said oscillograph.
The oscillograph beam can be deflected by means of a generator 100 producing a rotating time base and connected to the deflection electrodes 101 of the oscillograph in such a way that the beam travels automatically on the screen 99.
It can be seen that when the antenna system 81 is directed towards the forwarded antenna 90, the waves modulated at 1300 periods have the same amplitude as the waves modulated at 1000 periods and, consequently, a spot is obtained at this instant on screen 99.
The position of said spot indicates, to the receiver, the direction of the transmitter if the generator producing the rotating time base is synchronized with the rotation of the transmitting antenna system 81. The synchronization is produced by the pulses transmitted by the antenna. 89, pulses which are received by antenna 90, applied to amplifier-detector 92, then through a threshold device 95 which blocks all signals having an amplitude less than the high amplitude of the synchronization pulses. Said sync pulses at the output of the threshold apparatus are applied to generator 100 producing the naIlte lap time base to synchronize the rotation of the spot on screen 99 with that of the transmitter antenna system.
Since the energies applied to comparator 96 from filters 93 and 94 have different frequencies, this may result in the direction indicator spot blinking on the screen. However, this disadvantage is irrelevant if the rate of said flashing is greater than visual persistence. Of course, it must be understood that the output energy of filters 93 and 94 could be applied to suitable oscillator assemblies to produce equal beat frequencies. In this way, said beat frequencies could be compared.
It will also be noted that the antenna 6 of FIG. 1 does not necessarily have to be a directed antenna and does not necessarily have to be rotating. Likewise, the receiving antennas 8 and 9 can be of any type capable of producing the radiation patterns described. The output energy of the comparator can be applied to devices for use other than oscillograph 31.
Another possible modification of FIG. 1 is to provide members, for example in one of the two receivers 22 and 23, to control the gain and to graduate said members so that, when the gain is adjusted such that the output energy of the two receivers is equal (which would then be indicated by the fact that the comparator allows energy to pass), we can read the indication on said graduation and determine from this indication the direction. This modification would therefore make it possible to determine the direction even if the object causing the reflection was not on the extension of line 13.