Amicale de la guerre électronique de l'armée de terre

Les ondes radio

Pascal — 2012-06-02T15:10:21Z

L'Arme des TRANSMISSIONS de l'Armée de Terre fête cette année son 70ème anniversaire.
Dans le cadre des manifestations de promotion liées à cet évènement, l'Amicale de la Guerre Electronique de l'Armée de Terre organise du 23 juin au 30 septembre 2012 dans l'espace "Musée" du château des ROHAN de Mutzig, une exposition sur les Transmissions et la spécialité "Guerre Electronique" de l'Arme dont le titre est le suivant :

LES ONDES RADIO

De la Télégraphie Sans Fil au Téléphone portable
120 ans de communications, de renseignement et d'espionnage.

L'exposition présente des tableaux traitants des multiples usages des ondes radio.

Tableau 1 : Une introduction chronologique des différentes formes de communication à travers les siècles.
Tableau 2 : Les aspects techniques des ondes radio : les usages, les portées, les dangers et les bienfaits qui y sont liés.
Tableau 3 : La place de la France dans le domaine des radiocommunications des origines à nos jours.
Tableau 4 : Renseignement, espionnage, les grandes oreilles à travers les conflits du XXème siècles.
Tableau 5 : L'exposition de matériels militaires et différentes reconstitutions.
Tableau 6 : Les ondes radio dans notre quotidien.

Journée portes ouvertes 2012 au 44ème régiment de transmissions

Pascal — 2012-04-30T07:38:06Z

Dimanche 13 mai aura lieu la journée portes ouvertes du 44ème régiment de transmissions. Vous pourrez assister à différentes activités :
présentations de matériels
stands de tir et airsoft
jeux pour petits et grands
baptême d'hélicoptère
restauration sur place jusqu'à 22h00
démonstrations diverses : self-défense, tir et secourisme au combat, pompiers, gendarmerie...

La radiogoniométrie (4)

Pascal — 2012-04-13T18:36:07Z

2.6.3 - Appareils auxiliaires servant à l'exploitation radiogoniométrique.
L'alimentation des radiogoniomètres se fait soit directement par secteur alternatif, soit par groupes électrogènes, soit par batteries d'accumulateurs complétées par des groupes de charge ou des redresseurs.

L'organisation d'un réseau de radiogoniomètres implique l'existence de liaisons directes et permanentes entre l'organisme directeur et les différents appareils afin de permettre la transmission des alertes et le collationnement des résultats. Ces liaisons sont le plus souvent téléphoniques et empruntent des câbles souterrains à grande distance pour les réseaux radiogoniométriques fixes ou semi-fixes. Le seul problème qui se pose donc est de réaliser au départ et à l'arrivée la commutation nécessaire et d'amener le signal utile au niveau suffisant (en général le niveau de 1 mW dans 600 ohms).

Il faut que le dirigeur placé au centre directeur puisse appeler les stations et leur retransmettre la modulation de l'émetteur à relever en la commentant éventuellement. C'est pourquoi au centre d'écoutes d'où proviennent les missions radiogoniométriques, les récepteurs sont prévus avec une fiche de renvoi de modulation permettant à l'opérateur de transmettre au régulateur, puis au dirigeur la modulation de la station dont il demande le relèvement. Le dirigeur possède un microphone lui permettant d'être en liaison avec les stations. Ces différentes modulations peuvent, par l'intermédiaire d'un central de commutation analogue à un central téléphonique manuel, être dirigées vers tout ou partie des stations radiogoniométriques, au gré du dirigeur. Des amplificateurs de ligne au départ de chaque câble amènent la modulation au niveau voulu pour la transmission.

Dans chaque radiogoniomètre, la ligne arrive sur un amplificateur B.F. qui retransmet à l'opérateur, en général par haut-parleur, les indications du dirigeur. En sens inverse, le processus est identique : un microphone dans chaque station attaque par l'intermédiaire d'un amplificateur la ligne téléphonique vers le dirigeur qui reçoit (en général au casque) les réponses venant des différentes stations.

Pour faciliter l'utilisation de ces liaisons, les circuits sont le plus souvent des circuits à quatre fils. Les appareils, tableaux commutateurs, amplificateurs de ligne, etc., appartiennent à la technique téléphonique courante, aussi pour plus de détails se reportera-t-on au cours de téléphonie. On trouvera au paragraphe 7.5 des indications plus complètes sur les fonctions respectives de l'opérateur, du régulateur et du dirigeur, et par suite sur les caractéristiques nécessaires des appareils correspondants.

2.7- DESCRIPTION DE QUELQUES APPAREILS RADIOGONIOMETRIQUES.
2.7.0 - Caractéristiques générales.
Le tableau suivant indique, sous forme comparative, les caractéristiques essentielles de quelques radiogoniomètres.

référence	gamme (MHz)	aérien	lever de doute	indication	alimentation	temps de mise en station	remarques
Société Française Radio-Electrique RG-1	1,35 à 17	cadre monospire	oui	auditive et visuelle (milliampèremètre)	batteries et convertisseur	1/4 d'heure	transportable
Américain type du Signal Corps SCR-206	0,2 à 18	cadre blindé à basse impédance	oui	auditive	batteries et convertisseur	1/4 d'heure	transportable
Américain type du Signal Corps SCR-255	0,55 à 30	Adcock H tournant	non	auditive	batteries et vibreur	8 heures	semi-fixe
Américain type du Signal Corps SCR-555	18 à 65	Adcock H tournant	oui	auditive ou visuelle (milliampèremètre)	batteries et convertisseur	3 heures	semi-fixe
société Le Matériel Téléphonique type RG0-14	2,8 à 15	Adcock fixe 4 antennes	oui	auditive ou visuelle (oscilloscope)	secteur alternatif		installation fixe
Américain type du Signal Corps SCR-504	0,1 à 64	cadre monospire	oui	auditive	piles		appareil portable pour radiogoniométrie d'approche

Les paragraphes suivants précisent quelques-uns des éléments les plus importants de ces appareils. L'étude détaillée ou l'utilisation de ces matériels se fait en se reportant à leur notice technique.

2.7.1 - Radiogoniomètre à cadre RG-1.
C'est un appareil de campagne utilisé dans les stations mobiles sur ondes décamétriques, soit en station à terre soit à bord de véhicules. Il peut travailler sur ondes des types A1, A2, A3. L'aérien est un cadre à basse impédance à une seule spire non blindée. Le dispositif de lever de doute et d'amélioration du zéro (compensateur) fonctionne à l'aide d'une petite antenne auxiliaire située dans l'axe du cadre (fig. 56).

Le récepteur est un superhétérodyne classique. En plus des organes de commande habituels, une manette permet le fonctionnement avec les combinaisons suivantes : (les schémas correspondants sont donnés sur la figure 57).
Position R — veille : le récepteur fonctionne uniquement sur l'antenne auxiliaire.
Position O — radiogoniométrie : le récepteur fonctionne avec le cadre comme aérien. Une tension auxiliaire fournie par l'antenne et appliquée sur le compensateur permet l'équilibrage et l'amélioration des extinctions.
Position LD — lever de doute : la tension de l'antenne auxiliaire appliquée à travers une résistance sur la grille du premier tube du récepteur donne à l'ensemble un diagramme de directivité en cardioïde permettant le lever de doute.

L'alimentation de l'appareil est assurée à partir de batteries. L'écoute se fait au casque. Un milliampèremètre indiquant le courant détecté permet une appréciation plus nette de l'extinction dans le cas d'une oncle porteuse stable.

L'échelle azimutale normalement solidaire du cadre mobile peut être débloquée pendant l'orientation et le réglage de l'appareil. Cet appareil et cadre, qui couvre la gamme 1,35 à 17 MHz, est susceptible de donner de bons relèvements sur onde directe, c'est-à-dire à faible distance. Son installation à un endroit donné doit, pour améliorer la précision, être suivie dès que possible par le tracé des courbes d'erreurs sur les principales fréquences de travail envisagées.

2.7.2 - Radiogoniomètre à cadre SCR-206.
Cet appareil couvre en 8 sous gammes la bande de 0,2 à 18 MHz. Ses caractéristiques et son fonctionnement sont analogues à ceux de l'ensemble précédent. La différence essentielle est l'utilisation, au lieu d'un cadre monospire, d'un cadre blindé à basse impédance (4 spires). L'appareil possède à peu près les mêmes propriétés que le RG-1 ; cependant il est nettement plus sensible, et plus robuste, mais plus lourd.

2.7.3 - Radiogoniomètre SCR-255 à ondes décamétriques.
C'est un appareil du type semi-fixe utilisant un aérien du type Adcock en H tournant. La longueur du bras horizontal est de 8 mètres, la longueur des doublets de 2,5 mètres. Il peut travailler sur les émissions des types A1, A2, A3 et F1. L'aérien et le récepteur sont fixés au sommet d'une tour en bois de 5 mètres de haut. Les commandes du récepteur et du mécanisme de rotation de l'aérien sont ramenées jusqu'à l'opérateur, placé à la base de la tour, par l'intermédiaire de tiges ou tubes en bakélite de manière à réduire au minimum l'effet d'antenne : le récepteur, la batterie et l'aérien forment ainsi un ensemble complètement isolé électriquement au sommet de la tour. L'appréciation de l'extinction pour les relèvements se fait auditivement : un haut-parleur placé à côté du récepteur diffuse à l'intérieur de la tour qui forme pavillon. La gamme (0,55 à 30 MHz) est couverte avec le même aérien, mais pour éviter une résonance se situant vers 11 MHz, il est prescrit, au voisinage de cette fréquence, de raccourcir la partie inférieure télescopique des doublets pour déplacer cette résonance.

L'aérien Adcock est couplé directement par l'intermédiaire de contacts tournants à l'entrée du récepteur. Les transformateurs d'entrée de chaque gamme sont munis d'un écran électrostatique éliminant entre primaire et secondaire tout couplage capacitif susceptible de créer un effet d'antenne nuisible. Ces circuits d'entrée, très simples, ne comportent pas de dispositif de lever de doute. Le récepteur est un superhétérodyne classique attaquant un haut-parleur. Cet ensemble, de conception simple, reste utilisable dans les limites permises par son aérien. Il manque de sensibilité sur les fréquences basses et est sensible à l'effet d'antenne sur les fréquences élevées. Son utilisation normale est la gamme 3 à 20 MHz sur ondes arrivant sous faible incidence, c'est-à-dire correspondant à des émetteurs assez éloignés. L'absence de tout conducteur électrique entre le bras horizontal et le sol est évidemment une condition essentielle du bon fonctionnement de l'appareil. Il ne faut pas essayer d'améliorer l'appareil par l'installation d'un casque relié au récepteur, ou d'un éclairage alimenté par la batterie, par exemple.

2.7.4 - Radiogoniomètre SCR-555 à ondes métriques.
Cet appareil est comme le précédent du type semi-fixe.

L'aérien est un Adcock en H tournant (longueur du bras horizontal : 2,5 mètres - longueur d'un doublet : 3 mètres). Une antenne centrale sert au lever de doute. L'arbre vertical supportant l'aérien est fixé rigidement au récepteur et c'est l'ensemble opérateur, récepteur et aérien qui tourne, l'opérateur et le récepteur étant protégés par une cabane légère. L'appréciation de l'extinction peut se faire auditivement comme sur tout radiogoniomètre. Mais cet appareil étant surtout destiné au relèvement d'émissions radiotéléphoniques où existe une onde porteuse continue, il est utilisé normalement comme radiogoniomètre du type à renversement de cardioïde. L'étude de ce procédé a été faite au paragraphe 2.3.4. Un voltmètre à zéro central donne une indication nulle lorsque l'aérien est orienté dans la direction de l'émetteur. Le lever de doute est obtenu automatiquement par l'examen du sens de déviation de l'aiguille du voltmètre par rapport au sens de rotation de l'aérien lorsqu'on balance celui-ci légèrement de part et d'autre de la position de relèvement. 2.7.5 - Radiogoniomètre RGO-14.
Ce radiogoniomètre de station fixe est à fonctionnement manuel ou automatique. Il comporte un système de quatre aériens fixes du type Adcock dont la liaison avec les lignes de transmission s'effectue par transformateurs. La gamme de 2,5 à 15 MHz est couverte à l'aide de deux jeux de transformateurs et de câbles commutables par relais. La hauteur de chaque antenne est de 8 mètres et la diagonale du carré formé par elles est de 9 mètres.

Les deux plans d'antennes sont connectés aux bobines fixes d'un chercheur du type Bellini-Tosi dont le rotor est connecté aux circuits d'entrée d'un récepteur. L'appareil comporte un dispositif de lever de doute qui ne sera pas détaillé ici. En fonctionnement manuel, le rotor est balancé à la main, l'appréciation de l'extinction se fait à l'oreille et l'azimut est lu sur un cercle gradué solidaire du rotor. La figure 63 schématise ce mode de fonctionnement. C'est l'exemple le plus simple possible de radiogoniomètre Adcock. En fonctionnement automatique, le rotor du chercheur est entraîné par un moteur et tourne, à vitesse constante (25 t/s) en synchronisme avec un outre chercheur, dit « chercheur inversé » constituant la partie essentielle d'un générateur de courants diphasés. Ce générateur fournit deux tensions sinusoïdales déphasées qui appliquées aux deux paires de plaques d'un tube cathodique produisent un champ tournant dont la phase sert de référence.

Le spot décrit normalement un cercle en l'absence d'émission reçue par le récepteur.

Le courant de sortie du récepteur est modulé par la rotation du chercheur et sert à moduler les tensions diphasées appliquées au tube. Il en résulte sur l'écran du tube cathodique une figure en 8 dont les pointes correspondent aux extinctions du signal reçu. La direction de ces pointes permet de mesurer l'angle formé par la direction de la station relevée avec une origine choisie. Ce mode de fonctionnement est schématisé figure 65. On voit que le récepteur en service en fonctionnement manuel reste branché : il permet le contrôle permanent de l'émission reçue. Le générateur de courant diphasé est constitué essentiellement par un oscillateur à 135 kHz qui excite en permanence la bobine mobile du chercheur inversé : les deux bobines fixes fournissent alors deux tensions à 135 kHz dont les enveloppes de modulation (25 Hz) sont déphasées de 90°. A la sortie du générateur, on obtient, après détection, deux tensions de fréquence 25 Hz, déphasées de 90 degrés, dont l'amplitude est fonction de la tension de sortie instantanée du récepteur ; ces tensions servent après amplification à assurer le balayage circulaire du tube cathodique. Sur la figure sont schématisées la nature et la forme des courants aux divers points des circuits.

Le passage d'un mode de fonctionnement à l'autre est instantané. L'avantage du relèvement sur tube cathodique est de pouvoir être effectué sur émission même très brève, à condition bien entendu que le récepteur soit réglé sur cette fréquence.

Par contre, le relevé auditif est seul utilisable en cas de brouillage ou de parasites intenses : l'oreille de l'opérateur joue un rôle sélectif irremplaçable.

La figure 66 représente quelques diagrammes relevés dans divers cas de réception : on voit qu'un signal faible avec bruit de fond arrivant sous une incidence moyenne donne un diagramme aussi difficilement interprétable qu'une extinction à l'oreille avec large plage. 2.7.6 - Radiogoniomètre en valise type SCR-504.
C'est un appareil portable (12 kg en ordre de marche) utilisé en radiogoniométrie d'approche, principalement pour rechercher les clandestins. L'opérateur portant l'appareil à la main, se laisse guider dans la direction de l'émetteur. Pour cette raison, aucune échelle azimutale n'est prévue, mais par contre le dispositif de lever de doute est indispensable.

L'appareil se présente sous forme d'une valise en cuir contenant le récepteur, le cadre et les batteries d'alimentation. Les organes principaux de réglage (accord, gamme, etc.) ne sont accessibles que la valise ouverte. Mais en position de travail, l'opérateur trouve sur une plaquette à portée de sa main, sous la poignée de transport, les commandes dont il a besoin une fois le récepteur réglé sur la fréquence de l'émetteur à relever : c'est-à-dire l'interrupteur général, la commande de gain et un bouton poussoir commandant le lever de doute. Le cordon d'un casque miniature vient se raccorder également sur cette plaquette.

Le signal reçu est fort lorsque la valise est orientée dans la direction de l'émetteur, faible lorsqu'elle est perpendiculaire et très faible lorsque l'extrémité de la valise portant l'antenne est orientée en sens inverse de la direction de la station émettrice (diagramme cardioïde). La figure 67 donne une vue de l'appareil ouvert ainsi que le détail de la plaquette de commande. Cet appareil, peu sensible et d'une utilisation assez restreinte est universel car il couvre une très grande gamme de fréquence (0,1 à 64 MHz). Il ne peut être utilisé que pour terminer une localisation déjà dégrossie par un réseau fixe lorsque l'émetteur clandestin se trouve dans une zone occupée par les armées amies. 2.7.7 - Hétérodyne BC-978.
C'est une hétérodyne simplifiée utilisable avec un radiogoniomètre de campagne (RG-1 ou SCR-255). Très légère, elle a pour antenne un brin de 1 mètre.

Elle couvre en 4 sous-gammes la bande de 2 à 20 MHz. Alimentée par piles intérieures, elle comporte deux tubes à chauffage direct dont l'un est un auto-oscillateur et l'autre un modulateur à 400 Hz. Le schéma simplifié ne comporte pas les commutations, mais montre que l'antenne est couplée directement au circuit oscillant. Par suite, l'énergie rayonnée est faible et toute action extérieure (approche d'un opérateur, déplacement de l'appareil...) entraîne une très forte dérive (fig. 69). 2.8 - PROBLEMES GENERAUX D'IMPLANTATION D'UNE STATION RADIOGONIOMETRIOUE.

Il s'agit uniquement dans ce paragraphe des conditions locales rapprochées : la détermination de la région à l'intérieur de laquelle doit être recherché un emplacement convenable sera traitée au paragraphe 7.2.

L'emplacement possible d'un radiogoniomètre est à rechercher dans une zone de quelques centaines de km2 dans le cas d'un réseau fixe, de quelques dizaines de km2 dans le cas d'un réseau mobile. L'emplacement exact sera déterminé à l'intérieur de cette zone par des conditions locales ; celles-ci varient suivant la gamme de fréquences. Voyons d'abord le cas le plus important et le plus délicat.

2.8.1 - Cas des ondes décamétriques.
Le bon fonctionnement d'un radiogoniomètre exige que les ondes qui lui parviennent soient analogues à celles se propageant au contact d'un plan parfaitement conducteur, c'est-à-dire qu'elles ne soient pas perturbées par des obstacles voisins. Le sol jouant un grand rôle dans la plupart des systèmes aériens, il importe qu'il soit plan, homogène et si possible d'une bonne conductibilité électrique.

On trouvera au paragraphe 4.4.2.2 quelques indications sur l'effet des irrégularités de conductibilité du sol en fonction de la fréquence.

On choisit de préférence les plaines alluvionnaires à cultures riches ou à pâturages permanents (hiver et été) ou à défaut, les plateaux assez étendus présentant le même caractère. L'altitude moyenne de la zone doit être assez constante. En tous cas, la pente générale sur plusieurs kilomètres ne doit pas dépasser 2°, soit 35 mètres pour 1000 mètres.

Si l'horizon est borné par une chaîne de montage, celle-ci ne doit pas être vue sous un angle supérieur à 5° soit 900 m à 10 km.

A défaut d'une bonne connaissance personnelle de la région, la première étude concernant le relief des zones doit être faite sur les cartes récentes de l'Institut Géographique National (carte au 1/50000 ou plans directeurs au 1/10000 ou 1/20000) ou sur toute autre carte disponible.

La connaissance de l'histoire géologique du pays et la consultation des cartes géologiques peuvent donner des indications utiles sur la conductibilité des couches de terrain, leur régularité et leur horizontalité sur une profondeur de quelques dizaines de mètres.

La figure 70, montre comment un radiogoniomètre peut être déséquilibré par l'irrégularité des couches géologiques, irrégularité qui peut ne pas apparaître à la surface du sol. Les conditions purement locales sur la possibilité d'utilisation d'un terrain sont déterminées par les distances minima aux obstacles, données par le tableau suivant.

Dans ce tableau, pour chaque obstacle sont données deux limites de distance ou d'angle de site. La limite la plus sévère (à gauche) correspond à un très bon emplacement, que l'on doit rechercher pour une station permanente, et correspondant à une erreur locale de l'ordre du degré. La limite la moins sévère (à droite) correspond à peu près à l'emplacement de valeur minimum acceptable pour une station mobile ; l'erreur locale peut y être de l'ordre de 5 degrés.

Distance de sécurité aux obstacles pour la radiogoniométrie à ondes décamétriques (2 à 25 MHz)

OBSTACLES	DISTANCE MINIMUM OU ANGLE DE SITE MAXIMUM A PARTIR DU RADIOGONIOMETRE	OBSERVATIONS
1) Relief
inclinaison générale du terrain	1/2 degré 2 degrés
montagnes : angle de site maximum	2 degrés 5 degrés
2) Etendue et cours d'eau
mer ou lagune isolée	1 km 0	les effets de la mer ne sont importants que pour les fréquences basses (cf par. 3.3)
rivière importante ou étang (eau douce)	500 m 0	les erreurs sont causées par la coupure du terrain, les digues, les bordures d'arbres plus que par la présence de l'eau
petite rivière	200 m 0
ruisseau	100 m 0
3) ligne électrique		les distances sont imposées surtout par les parasites
haute tension (30 m de haut et plus)	2 km 500 m	l'état des lignes est à vérifier à l'aide d'écoutes préalables par temps humide
haute tension (20 m de haut maximum)	1 km 300 m
basse tension et ligne téléphonique aérienne	300 m 50 m
4) construction métallique
toute construction métallique, angle de site max.	1 degré 3 degrés
très importante (gazomètre, grand pont, hangar d'aviation)	1,5 km 500 m
moyenne (hangar)	800 m 250 m
petite (grange, toit à structure métallique)	300 m 100 m
clôture (treillage, barbelé...)	100 m 50 m	effet à vérifier par des mesures : s'il y a lieu, prévoir une mise à la terre tous les 10 m ou moins
5) voie de communication
voie ferrée non électrifiée	400 m 100 m
voie ferrée électrifiée	1 km 300 m	distances imposées surtout par les parasites
route en béton armé ou ordinaire	300 m 100 m
6) végétation
bois	800 m 100 m
petit bouquet d'arbres	200 m 50 m
arbre isolé moyen	100 m 20 m
haie	négligeable	sous réserve que les haies ne comportent pas de soutien métallique (piquets, fils...)
7) bâtiment
non métallique : angle de site maximum	2 degrés 5 degrés
non métallique : 3 étages et plus	800 m 300 m
2 et 3 étages	600 m 200 m
1 étage en groupe	300 m 100 m
1 étage isolé ne comprenant aucune masse métallique notable (toit, gouttière, eau, gaz, électricité, machine)	100 m 50 m
8) station radioélectrique
antenne d'émission de petite station (hors gamme)	500 m 300 m
antenne de réception (petite)	200 m 100 m
radiogoniomètre à ondes hectométriques	400 m 200 m	chaque cas de proximité de station importante doit être examiné spécialement

De plus les radiogoniomètres doivent être reliés entre eux, au réseau téléphonique et au secteur électrique (ou à une centrale autonome à groupes électrogènes). Les dernières centaines de mètres de ces liaisons, seront évidemment réalisées en câbles enterrés d'après les indications du paragraphe 3 du tableau.

La station radiogoniométrique elle-même doit comporter le moins de matériel possible, en particulier le minimum de masses métalliques. En dehors du radiogoniomètre proprement dit installé éventuellement dans une baraque en bois ou sous une tente, on ne doit y placer que la liaison téléphonique locale et le dispositif de renvoi de modulation. On doit reporter à une certaine distance (quelques centaines de mètres) les groupes électrogènes, le logement des opérateurs, la station radioélectrique si les liaisons internes du réseau sont assurées par ce moyen.

Toute masse métallique importante à proximité du radiogoniomètre est à prohiber formellement (véhicule en stationnement, etc.). Le chemin d'accès devra être interdit aux véhicules, même aux bicyclettes ; un garage sera aménagé à 100 ou 200 m.

L'installation du radiogoniomètre comprend, une fois l'emplacement déterminé :

L'orientation exacte (détermination de la direction du Nord géographique).
Le piquetage du terrain (emplacement des aériens, de la baraque, des emplacements de l'hétérodyne pour les courbes de correction, etc.) : toutes les dimensions dépendent du type d'appareil utilisé.
Le montage mécanique de l'appareil.
La pose et le raccordement des câbles de liaison (secteur et téléphone).
L'équilibrage et le réglage de l'appareil.
Le tracé des courbes d'erreurs aux différentes fréquences.

Suivant le type d'appareil utilisé, ces opérations sont de durées très variables : de quelques heures pour un radiogoniomètre à cadre mobile, à plusieurs jours ou même plusieurs semaines pour un appareil Adcock fixe de grandes dimensions à relèvement visuel.

Les notices techniques des différents matériels donnent en général toutes indications utiles sur les procédés et les méthodes à utiliser dans chaque cas particulier.

Le cas des ondes décamétriques que l'on vient de voir est de beaucoup le plus complexe. Les conditions sont moins strictes dans le cas des ondes hectométriques et métriques du fait des modes de propagation différents de ces types d'ondes et, en particulier, de la faible valeur du champ électrique horizontal, responsable de l'erreur de polarisation.

2.8.2 - Cas des ondes hectométriques.
Les conditions générales sur la planéité du sol aux environs du radiogoniomètre restent les mêmes que dans le cas précédent. Mais du fait de la grandeur de la longueur d'onde, les obstacles risquant de créer des réflexions parasites par résonance, sont de beaucoup plus grandes dimensions. Par suite, l'effet des constructions métalliques de moyenne importance et des bâtiments est moins sensible.

2.8.3 - Cas des ondes métriques.
Du fait de la faible longueur d'onde, les conditions sont beaucoup moins strictes à toutes distances. En particulier seules sont à prohiber les masses métalliques très voisines ; cependant il faut prendre garde à celles qui peuvent entrer en résonance.

De plus, l'aérien radiogoniométrique étant en général un H tournant se trouve par construction surélevé au-dessus du sol et même dans certains cas placé au sommet d'une tour. L'aérien est ainsi soustrait aux obstacles voisins proches du sol.

L'implantation au sommet d'une colline donne des résultats analogues à ceux obtenus en plaine.

2.8.4 - Cas de la radiogoniométrie de campagne.
Les conditions les plus strictes qui viennent d'être énoncées correspondent à l'implantation d'un radiogoniomètre fixe pour lequel des travaux assez importants sont nécessaires et qu'il importe de placer dans les meilleures conditions.

Dans le cas d'appareillages semi-fixes ou mobiles, il est rarement possible de trouver rapidement un emplacement réunissant toutes ces conditions. Il importe néanmoins de s'en rapprocher le plus possible, en se rappelant bien que tout obstacle ou toute discontinuité de terrain peuvent causer des erreurs graves dans les relèvements, erreurs difficilement compensables, même en traçant la courbe de correction à l'hétérodyne. En effet, on a vu que ces courbes ne tenaient compte que des causes d'erreurs locales très rapprochées mais qu'il était impossible ainsi de compenser ce qui se passait à plus de quelques longueurs d'ondes du radiogoniomètre.

Les conditions générales à grande distance (zone plane, montagnes éloignées) définies pour l'implantation d'un radiogoniomètre fixe au paragraphe 2.8.1 sont valables ici pour toute la zone où se trouve implanté un réseau mobile à ondes décamétriques. Si un tel réseau fonctionne correctement en zone de plaine, il est illusoire de vouloir essayer d'en tirer des résultats valables, s'il est implanté en zone montagneuse ou même simplement en zone de plateaux coupés de vallées profondes.

La radiogoniométrie (3)

Pascal — 2012-03-12T20:17:19Z

2.2.4 - Modulation et amplification dans une chaîne commune : radiogoniomètre RCA (AN/CRD-2).
Pour pallier l'instabilité du montage précédent, on a cherché à utiliser un seul amplificateur que l'on commute alternativement sur chaque voie. Une commutation mécanique serait possible mais il est plus simple d'utiliser une commutation électronique réalisée par un procédé de modulation.

Par exemple soit un système de 4 antennes Adcock : h leur hauteur équivalente, r leur distance au centre du carré, et la pulsation et la longueur d'onde de l'émission reçue d'azimut (fig. 39). Si le champ au centre du carré est , les f.é.m. reçues par les 4 antennes NESO seront :

Si à la base de chaque antenne, on place un modulateur symétrique [1] alimenté par une tension B.F. de pulsation , les tensions de sortie seront, K étant une constante du modulateur, et les tensions et étant prises en opposition de phase :

Les tensions appliquées sur les deux paires d'antennes sont déphasées de 90 degrés. En additionnant ces 4 tensions, il vient :

En général et on peut confondre le sinus avec l'angle, d'où : .

Il reste un signal modulé, sans porteuse dont la phase de l'enveloppe de modulation est définie par le gisement du signal : .

Ce signal modulé est appliqué à un récepteur normal qui ne modifie pas la phase de l'enveloppe de modulation et où la phase de la tension de sortie est comparée à la phase du signal modulateur B.F. initial, ce qui permet de matérialiser très simplement sur un oscilloscope la direction à relever (fig. 40). La seule condition de stabilité à réaliser dans ce montage est celle de l'identité des quatre modulateurs de base d'antennes, ce qui est relativement aisé, tout au moins si les tubes modulateurs ont tous des caractéristiques voisines et suffisamment stables.

Mais ce réglage ne se maintient guère, les tubes modulateurs ne vieillissant pas tous de la même façon ; de plus le réglage est à reprendre entièrement chaque fois qu'un tube modulateur doit être changé.

2.2.5 - Radiogoniométrie à exploration cyclique de EARP.
Ce procédé consiste comme le cas précédent à mesurer un déphasage qui caractérise l'azimut de l'onde incidente.

Soit un aérien vertical connecté à un récepteur et se déplaçant à vitesse constante le long d'un cercle horizontal. Le déplacement de l'aérien crée une modulation de phase du signal reçu et la direction incidente de l'onde reçue peut-être déterminée par comparaison entre la phase de la modulation du signal reçu et la phase de la rotation de l'aérien (fig. 41). Pratiquement, au lieu d'un seul aérien mobile qui serait difficilement, réalisable, on utilise une série d'antennes disposées sur un cercle que l'on commute successivement sur l'entrée du récepteur. On démontre que le résultat est identique. La commutation est réalisée électroniquement. A la base de chaque aérien est disposée une diode (ou un détecteur à cristal) fortement polarisée négativement, ce qui empêche tout passage de signal. A un instant donné, une impulsion positive appliquée débloque la diode et laisse passer le signal. Cette impulsion positive est appliquée successivement à la base de chaque antenne : la fréquence de rotation est de l'ordre de 4 kHz : c'est également celle de la modulation de phase créée sur l'onde incidente. De la comparaison des phases de ces deux grandeurs est tiré l'azimut de l'onde incidente (fig. 42). Ce radiogoniomètre qui permet d'employer un aérien de grand diamètre est d'un principe séduisant. Cependant des essais faits en exploitation ont prouvé que le système ne présentait pas, dans la gamme des ondes décamétriques, de supériorité suffisamment marquée sur des systèmes plus simples et de dimensions plus réduites.

2.3 - ETUDE DE LA METHODE DE MESURE OU DU TYPE DE PRESENTATlON.

2.3.1 - Méthode auditive.
Le radiogoniomètre le plus simple est constitué d'un aérien directif, par exemple un cadre tournant autour d'un axe vertical muni d'un cercle gradué servant à repérer l'azimut, d'un récepteur et d'un appareil de sortie, casque ou haut-parleur. L'extinction s'apprécie à l'oreille en tournant à la main l'aérien. Eventuellement, un voltmètre de sortie placé en parallèle sur la sortie B.F. permet dans certains cas de faciliter le relèvement. Cette méthode, très employée, a le défaut d'être lente et de nécessiter l'emploi d'opérateurs entraînés, car bien souvent la position de l'extinction varie rapidement au cours du temps, par suite des fluctuations dues à la propagation. Aussi a-t-on imaginé des systèmes d'indication visuelle automatique donnant immédiatement sur l'écran d'un tube cathodique l'azimut recherché. Mais de toute façon, l'emploi d'un haut-parleur reste indispensable, ne serait-ce que pour assurer l'identification de l'émission relevée.

2.3.2 - Présentation sur tube cathodique : système Busignies.
Un dispositif couramment employé consiste à faire tourner en synchronisme à une vitesse de quelques tours par seconde l'aérien ou le chercheur, et un spot sur un écran de tube cathodique. Le rayon vecteur de la trajectoire du spot est lié au niveau de sortie du récepteur de manière qu'il ait une valeur fixe en l'absence de signal et diminue s'il apparaît un courant de sortie.

Comme il y a deux extinctions par tour, le spot se trouve à une distance maximum du centre au moment où se produisent ces extinctions ; la figure décrite a ainsi la forme d'un 8 dont un des axes de symétrie permet de connaître la direction d'arrivée des ondes.

Plusieurs procédés peuvent être employés pour produire la rotation du spot et la variation de son rayon vecteur.

Le plus simple au point de vue théorique consiste à monter sur le même axe que le chercheur une paire de bobines dans le prolongement l'une de l'autre, tournant autour du col d'un tube oscillographique à déviation magnétique. En l'absence d'émission, un courant continu constant traverse ces bobines et produit une déviation constante du faisceau électronique. Le spot décrit donc un cercle sur le bord de l'écran. Le courant détecté par le récepteur vient se retrancher du courant précédent et diminuer la déviation (fig. 44). Un autre procédé employé avec des tubes à déviation électrostatique, consiste à faire entraîner par le même, axe que le chercheur un petit alternateur diphasé. On sait que les tensions diphasées se composent de 2 tensions sinusoïdales déphasées de 90°. Ces deux tensions, appliquées respectivement sur les paires de plaques verticales et horizontales d'un tube cathodique, produisent deux déviations suivant des lois sinusoïdales en fonction du temps, dont on règle les amplitudes pour quelles soient égales. Ces deux déviations étant déphasées de 90° se composent pour donner une rotation du spot en synchronisme avec la rotation du chercheur. Il suffit que ces tensions d'amplitudes constante en l'absence d'émission, aient une amplitude décroissante lorsque la puissance de sortie du récepteur augmente, par exemple par diminution de l'excitation de l'alternateur, pour qu'on retrouve la figure en 8 ci-dessus (fig. 45).

Ces systèmes d'indication visuelle ont l'avantage de permettre d'effectuer des relèvements sur des émissions très brèves. Ils font voir aussi le balancement, c'est-à-dire les variations de la direction d'arrivée des ondes, qui est sans cesse fluctuante dans le cas de la propagation ionosphérique.

Par contre, ces systèmes sont moins sensibles que ceux à relèvements auditifs, car ils exigent pour permettre une lecture, que l'émission soit reçue avec un niveau plus élevé au dessus du bruit, ce qui est d'autant plus difficile à obtenir que la rotation continue du chercheur rend nécessaire une largeur de bande plus grande du récepteur. Dans le cas de relèvements auditifs, l'oreille joue le rôle d'un filtre supplémentaire qui permet souvent de suivre l'émission désirée même au milieu d'un bruit assez intense.

Ce système de présentation visuelle est dû à M. Busignies. Etudiée en France avant 1939, la variante mécanique (à déviation magnétique) a donné naissance aux Etats-Unis aux radiogoniomètres SCR-291, SCR-502 et DAQ (de la Marine Américaine). En France, la variante électrique (à déviation électrostatique) a été employée dans la construction des appareils de la famille des RGO 14.

2.3.3 - Radiogoniomètre visuel de WATSON-WATT.
Le principe de cet appareil a été décrit au § 2.2.3, comme exemple de système supprimant tout chercheur électromagnétique. Son intérêt principal est de donner une indication visuelle immédiate. Il présente à ce point de vue des avantages certains sur le système Busignies :

Le chercheur est supprimé, ce qui supprime certaines causes d'erreurs et augmente la sensibilité en raison de l'absence des pertes dues au faible couplage stator-rotor.
La sensibilité est augmentée parce que l'azimut n'est plus indiqué au voisinage du zéro d'un chercheur.
L'indication d'azimut est indépendante de la modulation laquelle ne fait varier que la longueur de la droite d'azimut.
Le tarage des récepteurs qui peut se faire en amplitude et en phase supprime tout effet de la distorsion de phase sur l'indication de l'azimut (paragraphe 2.4.2).

2.3.4 - Système de lever de doute de 180°.
Dans les deux modes de présentation précédents, on utilise le diagramme de directivité de l'aérien qui est la figure en 8 classique. Ce diagramme permet seulement de connaître la direction de la propagation mais laisse une indécision de 180° sur la direction de l'émetteur recherché.

Pour certaines applications (par exemple, la radio navigation), il est intéressant de connaître non seulement la direction de la propagation, mais aussi son sens. Dans ce but, on utilise un dispositif dit « lever de doute » dont le principe est le suivant : on ajoute à la tension produite par l'aérien donnant un diagramme en 8, la tension provenant d'une antenne omnidirectionnelle auxiliaire. Si l'on fait en sorte que les deux tensions fournies par l'antenne auxiliaire et par l'aérien radiogoniométrique soient en phase pour une position donnée de ce dernier, elles seront en opposition lorsqu'il aura tourné de 180°. Donc, dans un cas les tensions s'ajoutent, dans l'autre, elles se retranchent. Le diagramme de directivité s'obtient en ajoutant avec leurs signes les rayons vecteurs des deux diagrammes en 8 et circulaire. On obtient ainsi une courbe appelée cardioïde. Sur les figures 46 a, b et c on a dans la partie droite de chaque courbe : OC = OA + OB et dans la partie gauche : OC' = OA' - OB'. Suivant que la tension provenant de l'antenne auxiliaire est égale, supérieure ou inférieure à la tension maximum provenant de l'aérien, on a les diagrammes des figures 46 a, 46 b ou 46 c.

La seule difficulté est de faire en sorte que la tension due à l'antenne auxiliaire, qui est en phase avec le champ et la tension due à l'aérien normal laquelle est en quadrature avec ce même champ, produisent des courants qui soient en phase. On y arrive en faisant agir ces tensions sur des circuits présentant des impédances différentes dont les arguments sont déphasés de 90 degrés. Si, par conséquent, on vient d'effectuer un relèvement dans la direction oy au moyen de l'aérien directif seul, il suffit pour trouver le sens d'arrivée des ondes, de mettre en circuit l'antenne auxiliaire et de balancer l'aérien ou le chercheur autour de la position trouvée. Dans le cas de la figure, un balancement vers la droite équivalent à un déplacement de l'émetteur vers la gauche produit un affaiblissement du signal reçu ; l'inverse se produit dans l'autre sens. Il suffit de savoir qu'avec l'appareil donné, lorsqu'on a une diminution du signal en balançant vers la droite après avoir mis le lever de doute en service, la direction d'arrivée des ondes est devant soi. Il est très important d'ailleurs de remarquer que le sens de cette variation dépend essentiellement du montage de l'appareil et qu'en conséquence il faut connaître ce sens pour chaque nouveau modèle mis en service.

Le système de lever de doute peut se monter sur tous les appareils possédant un aérien à diagramme de directivité en 8 c'est-à-dire soit avec un cadre tournant (fig. 47), des cadres croisés associés à un chercheur, un Adcock en H tournant, un Adcock fixe à 4 antennes associé à un chercheur.

2.3.5 - Systèmes à renversement de cardioïde : Radiogoniomètre SCR-551.
Dans ces radiogoniomètres, le relèvement ne se fait pas à l'extinction, mais par égalité de réception de deux signaux. Ces appareils sont principalement utilisés pour le relèvement d'émissions radiotéléphoniques.

Supposons que l'on ait un ensemble d'aériens donnant un diagramme en cardioïde comme il vient d'être dit au paragraphe précédent. Si on inverse par exemple les connexions de l'aérien radiogoniométrique, sans toucher à celles de l'antenne auxiliaire, cela revient à changer de 180° la phase des courants produits par cet aérien par rapport à ceux produits par l'antenne (fig. 48). Donc là où les rayons vecteurs s'ajoutaient, ils se retranchent et réciproquement il en résulte que la cardioïde a pris après l'inversion une position exactement symétrique par rapport à Oy. Pour une même direction Om de l'émetteur, le signal qui avait une amplitude proportionnelle et , aura, après inversion des connexions, une amplitude proportionnelle à . Lorsque ces deux amplitudes sont égales, la direction de l'émetteur correspond à oy qui est un axe de symétrie de l'aérien.

A la sortie du récepteur, un indicateur particulier permet d'apprécier cette égalité. Il peut être constitué par un casque ou haut-parleur dont le signal est modulé à la fréquence d'inversion des connexions du fait de la différence d'amplitudes pour toute position différente de la position de relèvement. Mais ce système a une valeur théorique : l'oreille est peu sensible aux différences d'intensité.

On emploie de préférence un voltmètre à zéro central et à constante de temps assez grande dont on inverse les connexions en même temps que celle de l'aérien. Les durées des contacts dans chaque sens sont égales. Si l'émetteur se trouve dans la direction om (fig. 48) les impulsions reçues par l'appareil de mesure sont plus grandes quand le diagramme se trouve être la cardioïde 1 que quand il est la cardioïde 2 : le voltmètre dévie donc du côté correspondant. C'est l'inverse qui se produit si l'émetteur se trouve dans une direction telle que Om'. Enfin, le voltmètre reste au zéro central si l'émetteur est dans la direction Oy. On voit que l'on a ainsi automatiquement non seulement le relèvement de la station, mais également le lever de doute de 180°, car en balançant légèrement l'aérien ou le chercheur, on voit l'aiguille du voltmètre tourner dans le même sens ou en sens inverse suivant que l'émetteur se trouve devant ou derrière (fig. 49) La commutation automatique de l'aérien et du voltmètre peut être réalisée soit par un commutateur tournant commandé par un moteur, soit plus simplement par une commutation électronique (fig. 50). Dans ce cas, un multivibrateur engendre un courant rectangulaire qui sert à bloquer les tubes , débloquer et réciproquement pendant l'alternance suivante. Les tubes et sont attaqués par des tensions en opposition de phase provenant de l'aérien et les tubes servent alternativement de diodes redressant la tension de sortie du récepteur. La figure 51 représente le schéma équivalent du montage pendant une alternance. On voit que c'est le même que celui réalisé par un commutateur mécanique. Sur les figures 50 et 51, l'aérien représenté est un cadre, mais il est bien évident que ce système à renversement de cardioïde peut fonctionner avec tout autre aérien ayant un diagramme de directivité en huit. Dans certains appareils, le voltmètre à zéro central est remplacé par un tube cathodique : la tension de sortie du récepteur est appliquée aux plaques de déviation verticale et une tension rectangulaire provenant du commutateur électronique aux plaques de déviation horizontale : on obtient ainsi deux traces verticales A et B correspondant aux deux positions du commutateur : leur égalité indique que le radiogoniomètre est dans l'axe de l'émetteur. Le lever de doute est analogue à celui obtenu dans le cas du voltmètre (fig. 50 bis). Le radiogoniomètre SCR-551 appartient à ce type. Il emploie un aérien en H tournant.

2.4 - QUALITES D'UN RECEPTEUR DE RADIOGONIOMETRIE.

2.4.1 - Sensibilité - Facteur de bruit.
Un récepteur de radiogoniométrie doit être un récepteur sensible, c‘est-à-dire possédant un facteur de bruit aussi faible que possible. En effet, lors d'un relèvement, le signal disparaît au moment de l'extinction ; mais autour de la valeur exacte de l'azimut, l'émission reçue est très faible et a un niveau inférieur au bruit de fond, car celui-ci conserve une valeur constante quelle que soit la position de l'aérien ou du chercheur. Il devient impossible de distinguer le signal au milieu du bruit. Pour l'entendre de nouveau, il faut faire tourner l'aérien ou le chercheur d'un certain angle.

L'angle total dont il faut faire tourner cet élément pour retrouver l'émission c'est-à-dire l'angle pour lequel le signal reparait avec un niveau à peu près égal à celui du bruit, s'appelle la plage.

On convient de prendre pour azimut la moyenne des azimuts correspondants aux extrémités de la plage qui sont d'ailleurs assez mal déterminées et dépendent en grande partie de l'habileté de l'opérateur.

Plus la plage est large et plus l'incertitude est grande. Or la plage est d'autant plus grande, pour une émission donnée, que le niveau de bruit est plus élevé, et celui du signal plus faible. Il faut donc un récepteur ayant un facteur de bruit aussi faible que possible.

2.4.2 - Distorsion de phase.
Une autre qualité à demander aux récepteurs de radiogoniométrie est une distorsion d'amplitude et de phase très réduite à l'intérieur de leur bande passante, lorsqu'ils sont employés avec des radiogoniomètres à indication visuelle à rotation assez rapide.

En effet, si la rotation se fait à la vitesse de F tours par seconde, correspondant à une pulsation , l'onde de pulsation se trouve modulée avec la pulsation .

La f.é m. dans l'antenne, qui était de la forme

est devenue à la sortie du chercheur :

On choisit l'origine des temps au moment où le chercheur passe par la position correspondant au relèvement exact.

On a donc 2 ondes à amplifier et à détecter, l'une de pulsation et l'autre de pulsation (correspondant aux fréquences f - F et f + F). Si on ne prend aucune précaution spéciale, dans la majorité des cas, l'amplification n'est pas exactement la même pour ces deux pulsations : le minimum devient flou. On démontre que l'erreur est d'autant plus grande que :

Le récepteur comporte plus de circuits accordés, avec des surtensions plus élevées ou des largeurs de bande plus faibles. Ceci explique pourquoi les radiogoniomètres à indication visuelle automatique sont souvent peu sensibles : pour diminuer la distorsion de phase, donc les erreurs d'azimut, on est obligé d'employer avec ces radiogoniomètres des récepteurs à grande largeur de bande possédant peu de circuits accordés.
Que l'écart entre les fréquences f— F et f + F est plus grand, c'est-a-dire que F est plus grand, donc que la rotation du chercheur est plus rapide ; cela explique pourquoi il n'y a pratiquement pas lieu d'en tenir compte dans le fonctionnement du radiogoniomètre manuel.
Que l'on se trouve plus loin de la fréquence d'accord exacte dans le cas où l'on a des circuits couplés. Il convient donc que le récepteur soit bien aligné et que l'opérateur le règle exactement sur la fréquence désirée, si l'on veut éviter cette erreur. Il faut également que la courbe de sélectivité du récepteur soit bien symétrique.

2.4.3 - Protection contre la réception directe.
Il est très important que la réception des ondes électromagnétiques se fasse, dans un radiogoniomètre, par l'intermédiaire de l'aérien prévu à cet effet et par lui seul. Si la réception se fait également en un autre point, la f.é.m. ainsi produite s'ajoute vectoriellement à la f.é.m. venant de l'aérien et l'on voit que l'extinction se produit au moment où ces deux f.é.m. sont égales et opposées, donc pour un azimut ne correspondant pas à l'azimut réel. Le plus souvent d'ailleurs, l'extinction ne se produit pas, les phases des 2 tensions ayant peu de chances de différer exactement de 180°. Dans ce cas l'extinction est non seulement erronée mais floue ; cet effet est appelé « effet d'antenne ».

La réception parasite peut se faire soit par le récepteur lui-même, soit par des câbles et les organes le reliant à l'aérien. Pour chercher s'il se produit une telle réception parasite et l'endroit où elle se produit, on débranche successivement les câbles de liaison des aériens, puis du récepteur, en remplaçant chaque fois le circuit ainsi débranché par l'impédance qu'il présentait vu du côté du récepteur, et en blindant soigneusement cette impédance. Dans ces conditions, on ne doit recevoir aucun signal. S'il n'en est pas ainsi, c'est qu'une réception parasite se produit entre le récepteur et le point de débranchement et l'on doit continuer les investigations.

2.5 - CAUSES D'ERREURS COMMUNES A TOUS LES RADIOGONIOMETRES.

2.5.1 - Erreurs diverses.
Nous ne mentionnerons que pour mémoire les erreurs diverses qui peuvent être facilement évitées par une construction soignée ou quelques précautions prises au moment de la mise en place, telles que :
erreur due à un défaut de centrage du rapporteur de lecture de l'azimut ;
erreur due à l'inclinaison de l'axe de rotation de l'aérien, ou à son obliquité par rapport au rapporteur.

D'autres erreurs provenant de la construction même de l'appareil sont beaucoup plus difficiles à éviter. Un radiogoniomètre est en effet un appareil de mesure complexe et tous les défauts pouvant exister dans les différents éléments qui le constituent apportent des erreurs supplémentaires.

On a vu que le principe de tout radiogoniomètre repose sur la comparaison des f.é.m. produites en différents points de l'aérien. Pour que le fonctionnement soit correct, il faut que la transmission de ces f.é.m. dans les différents circuits se fasse d'une façon qui conserve à la fois leurs amplitudes et leurs phases relatives.

2.5.2 - Précautions à prendre.
Nous considérerons par exemple un radiogoniomètre Adcock à 4 antennes fixes. Il faut d'abord que les f.é.m. produites dans les antennes soient bien proportionnelles au champ : les quatre antennes doivent avoir rigoureusement la même hauteur effective et la même impédance pour toutes les fréquences.

On y arrive partiellement en construisant des antennes aussi semblables qu'il est possible, en fermant leur circuit par des prises de terre également aussi identiques que possible. Cela montre qu'on a intérêt à installer un tel radiogoniomètre sur un terrain homogène ayant les mêmes propriétés électriques dans toutes les directions.

On rencontre parfois sur certains appareils anciens un réseau correcteur (résistance, self et capacités ajustables) placé à la base de chaque antenne. Mais ces réseaux qui permettent de réaliser l'équilibrage rigoureux à une fréquence déterminée, ne permettent pas d'amélioration notable sur toute la gamme de l'aérien. C'est pourquoi ils ne sont plus utilisés actuellement. On ne rencontre plus qu'une petite capacité ajustable permettant seulement de compenser les légères différences de capacités de câblage qui peuvent se produire à la base des antennes dans les fils de raccordement au transformateur ou au câble de liaison.

Les transformateurs de liaison et les câbles doivent transmettre l'amplitude et la phase des f.é.m. d'une façon identique pour les 4 antennes ; les câbles en particulier doivent avoir des affaiblissements et des longueurs électriques égaux quelle que soit la fréquence. Une légère erreur sur la phase, provoquée par une différence de longueur des câbles, peut être compensée au moyen d'une ligne branchée à leur extrémité et dont la longueur est réglable.

L'équilibrage des radiogoniomètres est très difficile à réaliser au voisinage des résonances des antennes, des transformateurs ou des câbles, car la phase varie très rapidement lorsque la fréquence de travail est voisine de la fréquence de résonance. Il devient alors pratiquement impossible de conserver l'égalité des amplitudes et des phases transmises. On arrive à éviter ces effets en choisissant convenablement les longueurs des câbles ou les valeurs des réactances des antennes ou des transformateurs de manière que les résonances se produisent en dehors de la gamme des fréquences où le radiogoniomètre est appelé à fonctionner ; cela n'est possible que si la gamme de l'appareil est réduite.

Si les résonances ne peuvent être toutes reportées hors gamme, on est souvent forcé de les amortir par des résistances judicieusement placées : ceci améliore l'équilibrage et réduit les erreurs, mais diminue la sensibilité. L'effet des résonances est certainement la difficulté pratique la plus grande que l'on ait à résoudre lors de la construction ou du réglage des radiogoniomètres.

2.5.3 - Réglage de l'installation.
Pour régler ces différents éléments lorsqu'ils sont montés, on place sur le terrain, dans le plan médian des antennes et à une distance de celles-ci au moins égale à une longueur d'onde, un petit émetteur (hétérodyne), et l'on ne branche au chercheur que la paire d'antennes perpendiculaire à la direction de l'hétérodyne (fig. 52). Si l'amplitude et la phase transmises sont correctes, les tensions aux bornes du chercheur s'annulent exactement : on dit alors que l'opposition est bonne.

Pratiquement, il n'en est, jamais ainsi. On mesure le rapport existant entre les tensions que l'on obtient lorsque les connexions des antennes sont en parallèle (fig. 52 a) et lorsque les connexions sont en opposition (fig. 52 b). Un moyen commode consiste à tourner la bobine mobile du chercheur de façon qu'elle soit couplée au maximum avec la bobine fixe reliée aux antennes. Soit 1 la position de l'index du chercheur à ce moment (fig. 53). (Par exemple, si l'hétérodyne est au Nord, les antennes branchées sont les antennes Est et Ouest, le couplage maximum est obtenu lorsque l'index du chercheur marque 0 ou 180°). On lit sur un appareil de mesure alternatif branché à la sortie du récepteur le niveau de la tension de sortie (si l'hétérodyne n'est pas modulée, il convient de mettre en route l'oscillateur local de battement du récepteur). On inverse ensuite les connexions de l'une des antennes, et on tourne la bobine mobile du chercheur jusqu'à ce qu'on lise sur l'appareil de mesure le même niveau de sortie que dans la première expérience.

On doit trouver 4 positions de l'index du chercheur répondant à cette condition (positions 2, 3, 4, 5, de la figure 53). Si tout est correct, ces 4 positions sont symétriques par rapport à la direction 1 et à sa perpendiculaire.

On lit l'angle compris entre les azimuts 2 et 3 ou 4 et 5 et l'on a : (23)

Le chercheur ayant une courbe caractéristique sinusoïdale.

Ce rapport s'exprime de préférence en décibels, (dB), c'est-à- dire par le nombre :

Lorsque le radiogoniomètre est bien réglé, ce rapport doit être égal ou supérieur à 40 ou 50 dB pour chaque plan d'antennes et pour toutes les fréquences. Le réglage se fait en retouchant les antennes ou la longueur des câbles de liaison.

Dans chaque gamme de fréquences, on règle le plan d'antennes considéré au mieux pour une fréquence déterminée, par exemple en bas de la gamme, puis on passe à une autre fréquence en haut de gamme, pour laquelle l'opposition des tensions n'est le plus souvent pas satisfaisante. On procède au réglage sur cette nouvelle fréquence puis on revient à la première et ainsi de suite, par approximations successives. Lorsqu'un réglage satisfaisant a été obtenu sur les deux fréquences choisies, on vérifie que l'opposition reste bonne dans toute la gamme. Sinon, il convient de recommencer pour les fréquences qui donnent les plus mauvais résultats.

Pour effectuer les retouches nécessaires, on se base sur les considérations suivantes :
Effet d'une irrégularité d'amplitude.

Dans un radiogoniomètre fonctionnant avec un chercheur Bellini-Tosi, une irrégularité dans la seule transmission de l'amplitude de la tension provenant d'une des antennes provoque une erreur d'azimut, sans altérer la netteté du minimum.

En effet, l'un des vecteurs H, par exemple (fig. 36) est multiplié par un certain facteur. La tangente de l'angle est donc aussi multipliée par ce facteur et l'angle lu n'a pas la même valeur.

Effet d'une irrégularité de phase.

Une erreur dans la transmission de la phase de la même tension provoque à la fois une erreur de direction et une diminution de l'acuité du minimum. On a démontré en effet que deux champs alternatifs perpendiculaires, de même fréquence mais de phases différentes produisent un champ résultant polarisé elliptiquement. Suivant la différence de phases des 2 composantes cette ellipse peut occuper toutes les positions en restant inscrite dans le rectangle construit sur les vecteurs représentant le champ maximum dans les 2 directions (fig. 54). Donc quelle que soit la position de la bobine mobile, il n'y a pas d'extinction. De plus la position du petit axe de l'ellipse, qui donne le minimum, ne correspond pas en général à la direction donnant l'extinction théorique.

2.5.4 - Erreurs instrumentales.
La principale est l'erreur octantale ou d'une manière plus générale l'erreur d'espacement qui a été étudiée au paragraphe 2.1.3.2.

On rencontre en outre différentes causes d'erreurs provenant des défauts de construction et d'équilibrage du radiogoniomètre : elles peuvent être ramenées à une faible valeur par un réglage soigné mais on doit toujours se souvenir de leur existence et de l'importance qu'elles peuvent prendre dans des cas particuliers (par exemple sur les fréquences de résonance).

2.5.5 - Erreurs locales.
Quel que soit le soin apporté à l'implantation d'un radiogoniomètre, il subsiste toujours un certain nombre d'erreurs difficiles à prévoir et dont la plus grande partie provient des irrégularités du terrain et des obstacles entourant l'appareil.

Par exemple, si un pylône métallique se trouve à quelque distance, il est le siège de courants alternatifs à haute fréquence puisqu'il se trouve aussi soumis au champ électromagnétique à recevoir. Il se comporte donc comme une véritable antenne d'émission et donne un champ qui vient interférer avec le champ utile.

Cet effet varie d'ailleurs avec la fréquence, car de tels obstacles peuvent entrer en résonance ce qui a pour effet à la fois d'augmenter l'amplitude du champ parasite et d'en faire varier la phase.

De plus, le terrain peut agir de façon très importante sur les conditions de réception : il peut en effet provoquer des réflexions, réfractions ou diffractions des ondes électromagnétiques, par suite de la présence de montagnes ou de vallées, d'étendues ou de cours d'eau, ou de l'existence de couches géologiques différentes irrégulièrement réparties dans le voisinage de l'installation. Il peut également agir localement : si le terrain est mauvais conducteur, les prises de terre présentent une impédance élevée et sont très sensibles aux variations d'humidité.

Il convient donc de choisir avec le plus grand soin l'emplacement destiné à l'implantation d'un nouveau radiogoniomètre. Le terrain doit être aussi plat et dégagé que possible, éloigné de toute masse métalliques (pylônes, hangars, lignes téléphoniques ou électriques) de cours d'eau, de maçonneries importantes ou d'arbres. Les couches géologiques doivent être sensiblement horizontales, et le terrain superficiel bon conducteur et autant que possible imperméable. Les erreurs apportées par les irrégularités du sol ou par les obstacles autour du radiogoniomètre s'appellent erreurs locales.

2.5.6 - Courbes de correction.
Pour déterminer autant que possible le relèvement exact malgré les erreurs instrumentale et locale, il est de coutume de tracer des courbes dites « courbes de correction ».

Pour cela, on déplace autour du radiogoniomètre, à une distance constante de celui-ci et supérieure à une longueur d'onde, une hétérodyne. On lit à la fois l'azimut vrai relevé au moyen d'un tachéomètre, et l'azimut trouvé par le radiogoniomètre. L'erreur est , la correction à apporter à un relèvement est donc . Pour tracer la courbe de correction, on porte en abscisse le relèvement radiogoniométrique et en ordonnée la correction positive au-dessus de l'axe, négative au dessous. On joint les points ainsi obtenus par une courbe continue (fig. 55). On trace une telle courbe pour chaque fréquence choisie, car, comme on l'a vu plus haut, l'erreur octantale et les erreurs locales varient lorsque la fréquence varie. Pour utiliser ces courbes, il suffit, après avoir choisi la courbe correspondant à la fréquence, d'ajouter à l'azimut lu sur l'échelle des abscisses, la correction lue sur l'échelle des ordonnées, avec son signe.

Si l'on ne possède pas de courbe établie pour la fréquence désirée, on interpole la valeur de la correction à apporter entre les deux valeurs données par les 2 courbes encadrant cette fréquence. On voit que l'on a intérêt à établir ces courbes pour des fréquences et des angles aussi rapprochés que possible, si l'on veut une bonne précision. Dans la pratique, on pourra par exemple, dans le domaine des ondes décamétriques, établir des courbes tous les 250 kHz et avec un radiogoniomètre à 4 antennes, en des points situés en azimut à 11° 15' les uns des autres (32 points sur la circonférence).

On peut reprocher à ces courbes de correction d'être inexactes, en ce sens qu'elles ne tiennent pas compte de l'influence du facteur « inclinaison de l'arrivée de l'onde ». Elles sont établies avec un émetteur placé au ras du sol, et par conséquent donnent une valeur trop forte de la correction à apporter lorsque l'onde est inclinée. Cependant dans le cas le plus fréquent, celui en particulier d'émetteurs très éloignés en ondes décamétriques, les ondes arrivent avec des inclinaisons peu importantes, et comme c'est le cosinus de l'angle d'inclinaison qui intervient dans la formule, il conserve une valeur très voisine de l'unité. Donc l'inclinaison n'a guère d'influence.

Il est bon, pendant la période d'exploitation d'un radiogoniomètre, de refaire de temps en temps les courbes de correction à petite distance. Elles permettent quelquefois de déceler une anomalie dans le fonctionnement de l'appareil. C'est en fait, souvent leur intérêt principal.

L'objection la plus grave que l'on fait contre l'emploi de ces courbes tracées à petite distance est qu'elles ne tiennent compte que des obstacles très proche du radiogoniomètre. il est donc avantageux de faire des courbes de correction à grande distance, chaque fois que l'on en a le loisir, en faisant la moyenne pour chaque émetteur d'un grand nombre de relèvements de contrôle effectués sur des émetteurs dont la position est connue.

Ces nouvelles courbes, établies dans les conditions mêmes où se fait l'exploitation sont plus exactes que les premières, mais demandent beaucoup plus de temps et risquent d'être très incomplètes, car on risque de ne pas rencontrer dans tous les azimuts des émetteurs fonctionnant sur toutes les fréquences. Si l'on dispose d'un émetteur mobile assez puissant, on peut tracer de bonnes courbes de correction en le déplaçant dans les directions intéressantes, à quelques kilomètres autour du radiogoniomètre.

L'emploi des courbes d'erreur pour la correction des relèvements est discuté plus en détail au chapitre IV (paragraphe 4.4.2).

2.6 - COMPOSITION DES ENSEMBLES RADIOGONIONIETRIQUES. APPAREILS AUXILIAIRES.
Les différents éléments étudiés dans les paragraphes précédents peuvent être combinés de diverses manières pour former des ensembles radiogoniométriques. Leurs avantages et inconvénients respectifs seront utilisés en fonction du but poursuivi puisqu'il ne peut exister de radiogoniomètre universel. Résumons donc leurs propriétés essentielles :

Cadre : utilisable sur onde à polarisation verticale, c'est à dire pratiquement sur ondes kilométriques en tout temps, sur ondes hectométriques de jour, sur ondes décamétriques à très faible distance (onde directe seule jusqu'à 15 km au plus).
Aérien Adcock fixe : utilisable en toutes conditions sur ondes kilométriques et hectométriques. Utilisable sur ondes de faible incidence en ondes décamétriques (c'est-à-dire à faible distance sur onde directe, à grande distance sur ondes réfléchies, mais non dans, la zone intermédiaire (30 à 300 km environ).
Aérien Adcock tournant : utilisable clans les mêmes conditions que le précédent sur ondes décamétriques, et sur ondes métriques.
Double cadre : utilisable sur ondes décamétriques quelle que soit l'incidence, c'est-à-dire même dans la zone intermédiaire. Cependant, à grande distance (par exemple au delà de 500 km), cet appareil ne présente pas d'avantage par rapport aux radiogoniomètres Adcock.

Le mode de présentation, de lecture de l'azimut, etc., dépendent des conditions d'installation de l'appareil. Un ensemble mobile sera simplifié au maximum et comportera souvent un aérien rotatif et l'appréciation de l'extinction à l'oreille. Au contraire un appareil fixe comportera le plus souvent un dispositif de fonctionnement automatique avec lecture de l'azimut sur tube cathodique.

2.6.1 - Réalisations pratiques.
Suivant la gamme de travail, on rencontre les ensembles suivants :

2.6.1.1 - Ondes kilométriques et hectométriques : les appareils simplifiés sont à cadre tournant (haute ou basse impédance). Les appareils en station fixe sont soit à cadres fixes croisés (basse impédance) soit à quatre antennes fixes du type Adcock, l'exploitation se faisant à l'aide d'un chercheur Bellini-Tosi conjugué ou non à un dispositif automatique de lecture de l'azimut.

2.6.1.2 - Ondes décamétriques : on y rencontre une très grande variété d'appareils. Les radiogoniomètres mobiles (pour relèvements à faible distance sur onde directe) sont constitués simplement par un cadre tournant à basse impédance. Les appareils semi-fixes sont constitués soit par un aérien Adcock en H tournant, soit par un double cadre, l'appréciation de l'extinction se faisant comme dans le cas précédent à l'oreille. Enfin les stations fixes sont constituées par des aériens à quatre antennes (ou plus) avec, souvent, une lecture de l'azimut sur oscillographe.

2.6.1.3 - Ondes métriques : l'aérien Adcock en H tournant aisément réalisable sur ces longueurs d'ondes est pratiquement le seul utilisé.

2.6.2 - Hétérodyne de réglage.
L'hétérodyne de réglage est un appareil d'un usage courant en radiogoniométrie soit pour le réglage proprement dit des appareils (équilibrage des plans d'antennes : paragraphe 2.5.3) soit pour la vérification périodique des appareils et le tracé des courbes de correction (paragraphe 2.5.6).

L'hétérodyne est un émetteur portatif de faible puissance (émettant en A1 ou A2), fournissant une onde à polarisation verticale. Sa fréquence est réglable tout au long de la gamme du radiogoniomètre correspondant.

Il existe une assez grande diversité d'appareils car les conditions à remplir sont assez nombreuses et on ne peut guère y arriver que par compromis. Les principales caractéristiques souhaitables sont les suivantes :

Légèreté : l'hétérodyne doit être aisément transportable tout autour du cercle piqueté entourant le radiogoniomètre, car le tracé des courbes d'erreurs impose de nombreux déplacements. L'hétérodyne peut donc être alimentée par piles (mais en contre-partie la puissance est faible) ou par une batterie d'accumulateurs ; dans ce cas l'ensemble batterie et hétérodyne doit être monté sur une brouette ou un petit chariot, ce qui réduit en partie la mobilité, à moins que l'on n'utilise des accumulateurs légers très coûteux (accumulateurs zinc-argent).
Puissance rayonnée : on a vu qu'on devait faire les relevés à l'hétérodyne à une distance au moins égale à une longueur d'onde. Mais on a intérêt à se placer le plus loin possible pour essayer de se rapprocher des conditions correspondant à la réception d'un émetteur éloigné. De plus comme le réglage des plans d'antenne se fait par la méthode d'opposition, il est indispensable d'avoir un champ incident assez fort. On est limité en distance par la puissance rayonnée par l'hétérodyne qui est en général faible car l'aérien utilisé (en général une antenne fouet de un à deux mètres) possède un faible rendement. Pour l'améliorer on utilise sur ondes métriques des doublets verticaux, et sur ondes décamétriques ou hectométriques des circuits d'accord d'antenne plus ou moins complexes. Si l'on veut établir des courbes d'erreur à une distance de plusieurs kilomètres, il faut disposer d'au moins une centaine de watts dans l'antenne.
Stabilité : pour tracer la courbe d'erreur sur une fréquence donnée, on règle hétérodyne et radiogoniomètre sur cette même fréquence. Il importe que l'hétérodyne reste stable sur ce réglage malgré les déplacements qu'on lui fait subir, malgré la proximité d'un opérateur ou d'obstacles. Il est difficile d'utiliser un pilotage par quartz car l'hétérodyne doit couvrir une large gamme de fréquences d'une façon continue. D'autre part la présence d'étages séparateurs suivant un pilote auto-oscillateur accroît la consommation et l'encombrement.

Ces conditions souvent contradictoires ont donné naissance à une assez grande variété d'appareils dont on verra un exemple de réalisation au paragraphe 2.7.7.

Il existe des appareils simplifiés (auto-oscillateurs couplés directement à une antenne fouet) accompagnant les radiogoniomètres mobiles, mais ces appareils légers ont une faible puissance et une forte dérive. Les hétérodynes utilisées avec les appareils fixes sont plus lourdes, mais beaucoup plus stables. Elles possèdent le plus souvent un auto-oscillateur stabilisé, un étage séparateur, un amplificateur de puissance et un système d'accord d'antenne.

[1] Un modulateur symétrique est monté de telle sorte que n'apparaissent à la sortie que les fréquences des bandes latérales. et et non la fréquence porteuse , éliminée par la symétrie du dispositif.

La radiogoniométrie (2)

Pascal — 2012-02-25T17:33:51Z

2.1.1.3 - Fonctionnement du cadre dans le cas général - Erreur de polarisation.
Nous avons étudié jusqu'ici le cas de la polarisation verticale et des plans d'onde verticaux, parce que c'est un cas important dans la pratique, lorsque l'on reçoit l'onde directe provenant d'un émetteur placé sur le sol (cas des ondes longues, des ondes moyennes de jour, des ondes courtes à petite distance avant la zone de saut). Le cadre est alors susceptible de donner des relèvements corrects.

Nous allons étudier maintenant le fonctionnement du cadre dans le cas général ou l'inclinaison des plans d'onde et la polarisation sont quelconques. Comme nous l'avons vu, le champ peut toujours être décomposé en une composante verticale et une composante horizontale.

Vis-à-vis de la composante verticale, le cadre possède toujours son diagramme de directivité en 8. Mais la composante horizontale vient ajouter des tensions parasites qui déforment ce diagramme. En effet, cette composante peut avoir une direction quelconque dans le plan horizontal ; si le plan du cadre est perpendiculaire à cette direction, il n'y a aucune f.é.m. induite ; le cadre est à l'extinction relativement à la polarisation horizontale.

Si le plan du cadre est parallèle à cette direction, la tension induite est maximum ; on obtient vis-à-vis de la composante horizontale un second diagramme de directivité en 8 mais son orientation est quelconque, comme celle de la composante horizontale.

Or, on mesure aux bornes du cadre la f.é.m. totale. Les deux diagrammes se superposent donc. On obtient par exemple la combinaison représentée figure 20. On porte suivant chaque direction de propagation un rayon vecteur dont la longueur est la somme des longueurs et relevées sur les 2 diagrammes, horizontal et vertical. L'angle reste constant, tout en étant inconnu car il représente l'angle que fait la composante horizontale du champ avec la direction de propagation. Le diagramme résultant est tracé en pointillé. La direction de propagation donnant l'extinction n'est plus perpendiculaire au cadre, d'où une erreur. Pour combiner les deux diagrammes, on a supposé que la polarisation était rectiligne, donc que les composantes verticale et horizontale du champ avaient la même phase. S'il n'en est pas ainsi, il n'y a plus d'extinction, le minimum est flou et sa direction est erronée. L'erreur est nulle seulement dans les cas où la composante horizontale est nulle ou si la direction de la composante horizontale du champ coïncide avec celle de la projection horizontale de la direction de propagation. L'erreur se produit dans tous les autres cas et notamment avec les ondes ayant subi une réflexion ionosphérique (ondes moyennes de nuit, ondes courtes au-delà de la distance de saut, ondes émises par un avion au-dessus de l'horizon avec antenne pendante, etc.). Cette erreur est appelée par abréviation, erreur de polarisation.

Elle peut être très importante et a fait rejeter l'emploi du cadre comme aérien de radiogoniométrie dans les cas très fréquents où elle peut se produire. Nous verrons plus loin que l'on a cherché, et que l'on est parvenu à diminuer cette erreur de polarisation, au moyen d'aériens spéciaux. Pour pouvoir estimer dans quelle mesure un appareil donné est sensible à la polarisation horizontale, on exprime la grandeur de l'erreur donnée par cet appareil lorsqu'il reçoit une onde parfaitement déterminée, que l'on appelle onde normalisée pour la mesure de l'erreur de polarisation. Les plans d'onde de cette onde normalisée ont une incidence de 45°. Dans ces plans, la composante horizontale située dans le plan d'onde et la composante suivant la ligne de plus grande pente du plan d'onde sont égales en amplitude. Leurs phases sont choisies de manière à produire l'erreur maximum (fig. 21).

On peut, dans la plupart des cas calculer, ou à défaut mesurer, l'erreur produite par une telle onde avec un aérien donné. Elle est de 35° dans le cas du cadre carré.

2.1.1.4 - Cadres à haute impédance.
On distingue en pratique 2 sortes de cadres : les cadres à haute impédance et les cadres à basse impédance.

Les cadres à haute impédance ont été les premiers employés. Ils sont constitués par un nombre relativement élevé de spires, et forment l'inductance du circuit d'entrée du récepteur (fig. 22).

Leurs inconvénients sont les suivants : ils doivent être relativement près du récepteur car les connexions font partie du circuit accordé ; ils ne couvrent qu'une gamme restreinte de fréquences ; ils supportent mal d'être blindés étant donné que leur impédance est élevée et que la capacité entre l'enroulement et le blindage présente en parallèle une réactance relativement basse. Leur avantage est une hauteur d'entrée relativement grande. La hauteur d'entrée, qui caractérise la sensibilité d'un aérien au champ électrique, est le rapport entre la valeur de la tension apparaissant aux bornes de l'aérien et la valeur du champ électrique qui la produit.

2.1.1.5 - Cadres à basse impédance.
Le cadre à basse impédance se compose d'un très petit nombre de spires à grosse section (le plus souvent une seule spire) relié par une ligne à un transformateur élévateur adaptant sa basse impédance à l'impédance élevée du circuit d'entrée du récepteur.

Ses avantages sont les suivants :

Grande robustesse, possibilité d'éloigner le cadre du récepteur et de le placer à un endroit favorable (exemple des cadres pour radiogoniomètres de navires, installés au sommet des superstructures).
Faculté de couvrir avec un même cadre, une gamme très étendue de fréquences, par commutation du transformateur de liaison.
Possibilité de blinder efficacement le cadre, d'où un effet d'antenne réduit et une compensation plus facile à réaliser. Son inconvénient est de posséder une hauteur d'entrée plus faible. Malgré cela, ce cadre est en général préféré aujourd'hui au cadre à haute impédance et est presque exclusivement employé.

2.1.1.6 - Cadres déportés et croisés.
Nous avons supposé jusqu'ici que le cadre pouvait tourner autour d'un axe vertical et que l'opérateur lisait directement l'azimut. Dans certains cas, la commande de rotation du cadre ne peut être placée à proximité de l'opérateur. On utilise alors deux cadres fixes (croisés à 90°) ayant même axe de symétrie vertical. Ils sont reliés par des câbles à basse impédance, dont la longueur peut être assez grande, à un chercheur radiogoniométrique, appareil dont l'étude détaillée sera faite par la suite (voir paragraphe 2.2.2) (fig. 24).

Le chercheur se compose de deux bobines fixes reliées aux deux cadres et d'une bobine tournant autour d'un axe et dont on repère l'azimut. On démontre que la tension de sortie obtenue en faisant tourner ce rotor est la même que celle issue d'un cadre radiogoniométrique que l'on ferait tourner autour de l'axe des deux cadres croisés.

Le système à aériens fixes complétés par un chercheur radiogoniométrique est donc équivalent à un aérien simple tournant, et possède le même diagramme de directivité. il est très utilisé, en particulier lorsque les dimensions de l'aérien ne permettent pas de le rendre mobile ou qu'il doit être placé assez loin de la cabine de l'opérateur pour des raisons de dégagement. Connu sous le nom de système « Bellini-Tosi », on le rencontre le plus souvent employé avec des cadres fixes blindés ou des aériens fixes Adcock.

2.1.2 - Aériens du type Adcock à H tournant.
Pour éviter l'erreur due à la polarisation horizontale, l'Anglais ADCOCK a eu l'idée de supprimer, dans toute la mesure du possible, l'action de la composante horizontale du champ sur l'aérien.

2.1.2.1 - Description.
Un radiogoniomètre Adcock se compose donc essentiellement d'antennes verticales reliées au récepteur par des connexions qui ont obligatoirement des parties horizontales, mais celles-ci sont soustraites à l'action du champ au moyen d'une construction symétrique complétée souvent par des blindages.

L'idée initiale d'Adcock comportait l'emploi de deux antennes verticales mobiles autour d'un axe commun. On a par la suite donné son nom également à des aériens à antennes verticales fixes. L'aérien Adcock original décrit dans son brevet (1919) se compose de deux doublets verticaux, montés aux extrémités d'un bras horizontal pouvant tourner autour de son axe de symétrie vertical ; ce bras, qui est métallique, sert de blindage aux connexions. Les deux doublets sont montés en opposition et reliés au récepteur suivant le schéma représenté figure 25. Ce type d'aérien est aussi appelé H tournant. 2.1.2.2 - Fonctionnement.
Il suffit de reprendre le raisonnement qui a été fait à propos du fonctionnement du cadre soumis a une polarisation verticale seule. En effet, dans ce cas, les côtés horizontaux de l'aérien ne sont le siège d'aucune f.é.m. On sait que le diagramme de directivité est un diagramme en 8. L'extinction a lieu lorsque le plan de l'aérien est parallèle à la trace horizontale des plans d'onde. Mais la difficulté majeure est de faire en sorte que l'aérien ne soit pratiquement pas sensible à la polarisation horizontale : s'il n'en est pas ainsi, on voit apparaître des erreurs de polarisation.

2.1.2.3 - Erreurs de polarisation.
Elles peuvent être classées en deux catégories : d'une part celles dues à la présence du sol et d'autre part celles dues à. un couplage indésirable entre le système d'aériens et le récepteur. Les premières ne peuvent être éliminées entièrement mais leurs effets peuvent être rendus minimes. Les secondes au contraire peuvent en principe être éliminées entièrement, mais leurs effets peuvent être très importants si certaines précautions ne sont pas prises.

Les erreurs de polarisation dues à la présence du sol sont dues à l'un ou l'autre des deux effets suivants :

Différence entre les impédances des parties supérieures et inférieures des dipôles à cause de la dissymétrie du système. En effet, le demi-dipôle inférieur, plus proche du sol, présente une capacité par rapport au sol plus élevée que celle du demi-dipôle supérieur. Il en résulte une répartition des champs et des courants non identique en deux points homologues des deux demi-dipôles et par suite une dissymétrie des impédances internes des deux demi-dipôles.
Réception par les dipôles, après réflexion sur le sol, de l'énergie rerayonnée par le blindage de la ligne de transmission. En effet, on peut considérer le blindage comme un élément de circuit excité par le champ reçu : il rayonne donc de l'énergie : le rayonnement direct sur les demi-dipôles est symétrique et son action par suite est nulle si ces dipôles sont eux-mêmes symétriques (fig. 26). Au contraire le rayonnement indirect après réflexion sur le sol ne crée plus le même effet sur chaque demi-dipôle du fait de leur dissymétrie par rapport au sol. il y a création dissymétrique d'un champ vertical sur les dipôles par l'image du bras horizontal dans le sol. Or, ce bras horizontal étant excité par la composante horizontale du champ reçu, on voit ainsi apparaître une cause d'erreur de polarisation : l'appareil est devenu sensible au champ horizontal. Les erreurs de polarisation dues à un couplage indésirable entre le système d'aériens et le récepteur sont dues à l'un ou l'autre des deux effets suivants :
Les deux fils de la ligne de transmission horizontale peuvent recevoir le signal incident, mais pas dans des conditions identiques du fait de leur séparation. On y remédie par l'utilisation d'une ligne bifilaire blindée qui élimine toute réception directe par la ligne et fait disparaître cette cause d'erreur.
Un couplage dissymétrique de la connexion du récepteur à la ligne bifilaire peut créer des courants circulant dans le coffret du récepteur : cet effet est analogue à l'effet d'antenne étudié dans le cas du cadre. Il est dû à l'induction mutuelle parasite existant entre la ligne de transmission et le transformateur de liaison.

D'une manière générale, les erreurs de polarisation apparaissent à toutes les fréquences mais leur amplitude est maximum aux fréquences de résonance du système d'aériens. Pour l'aérien de la figure 25 où les dipôles espacés de ont une longueur de , les longueurs d'ondes correspondant aux résonances sont données par les formules approximatives suivantes (où , et sont exprimés en mètres).

La résonance la plus basse correspond à la longueur d'onde . Une seconde résonance apparaît pour . D'autres résonances plus élevées en fréquence mais de moindre importance apparaissent lorsque où k prend successivement les valeurs 1, 2, 3, etc. (pour k = 0, on retrouve ).

Les moyens utilisés pratiquement pour diminuer les erreurs de polarisation sont les suivants :

On peut essayer de réduire la dissymétrie des impédances internes des demi-doublets en raccourcissant la moitié inférieure des dipôles (on diminue ainsi la capacité par rapport au sol). Mais ce réglage n'est valable que sur une seule fréquence et encore n'est-il qu'approximatif puisqu'on ne dispose que d'une seule variable alors que l'on a deux paramètres (les parties active et réactive des impédances internes) à régler.
On peut encore essayer de réduire. cette dissymétrie des impédances en prenant les brins supérieurs des dipôles de diamètre légèrement supérieur à celui des brins inférieurs. Ce réglage peut être valable dans une gamme de fréquences assez étendue.
L'effet nuisible du sol (dissymétrie des impédances internes et création d'un champ vertical par l'image du bras horizontal dans le sol) peut être atténué en surélevant le plus possible l'aérien au-dessus du sol. Cette solution, réalisable sur ondes métriques, ne peut l‘être sur ondes décamétriques du fait des dimensions importantes de l'aérien, et de la grandeur de la longueur d'onde.
Une autre solution pour réduire les erreurs de polarisation consiste à déplacer les prises de sortie sur la ligne dans des directions opposées. Cette séparation des prises revient à appliquer au transformateur de liaison une tension dépendant du champ horizontal. Si cette tension est réglée en tension et phase pour compenser la tension parasite il y a élimination de l'erreur. Mais ce réglage assez délicat ne peut être valable que sur une seule fréquence ; il est sans intérêt pratique en radiogoniométrie d'interception.
La liaison de l'aérien au récepteur se fait en général par un transformateur à large bande assurant le passage symétrique-dissymétrique. Un écran entre primaire et secondaire élimine tout couplage statique et ne laisse passer que le flux magnétique. Ces transformateurs assurent en général une bonne protection contre les erreurs de polarisation. Mais dans certains radiogoniomètres simplifiés, la liaison de la ligne au récepteur est assurée par le bobinage d'entrée du récepteur : un écran élimine en partie le couplage statique, mais la symétrie du bobinage primaire n'est assurée qu'en mettant une capacité d'équilibrage entre une des bornes du bobinage et la masse. Ce réglage qui ne peut être effectué qu'en un point de la sous-gamme du récepteur n'assure qu'une protection médiocre contre les erreurs de polarisation (fig. 27).

Les dimensions de l'aérien d'un radiogoniomètre en H tournant fixent les fréquences de résonance. Si l'appareil ne doit travailler que dans une très faible gamme de fréquences, les dimensions sont choisies de manière à ce que les résonances tombent de part et d'autre de cette gamme à l'intérieur de laquelle l'erreur totale de polarisation gardera une valeur faible.

Le problème est différent si l'appareil doit couvrir une large bande de fréquences. Une ou plusieurs fréquences de résonance peuvent tomber à l'intérieur de la gamme surtout si on a été forcé. de donner à l'aérien des dimensions assez grandes pour conserver au radiogoniomètre une sensibilité convenable.

Le fait qu'à la fréquence de résonance la plus basse, l'effet de dissymétrie des impédances internes des dipôles soit prépondérant alors qu'à la seconde fréquence cet effet est négligeable, permet de définir une méthode d'équilibrage de l'aérien valable dans certains cas. On se place tout d'abord à la seconde résonance et on excite l'appareil à l'aide d'une hétérodyne placée sur le sol à une distance de quelques longueurs d'ondes dans le plan médiateur du système d'aériens. On règle alors la ligne de transmission (longueur, position des prises) pour obtenir un minimum de tension de sortie au récepteur. Puis, en reprenant le même montage mais en se plaçant à la première fréquence de résonance, on peut, la ligne étant déjà réglée, effectuer le réglage des dipôles de manière à obtenir un minimum de sortie.

La méthode de réglage valable pour un appareil donné doit être exposée dans sa notice d'emploi.

2.1.3 - Aériens du type Adcock à antennes fixes.
Pour augmenter la sensibilité d'un radiogoniomètre on est amené, comme dans le cas d'un cadre, à augmenter ses dimensions. On peut soit augmenter la longueur des antennes, soit faire croître leur écartement. On est rapidement limité dans cette voie par l'impossibilité de faire mouvoir des aériens d'un encombrement et d'un moment d'inertie trop grands. Comme pour les cadres, on a donc établi des radiogoniomètres Adcock à antennes fixes, en utilisant un chercheur Bellini-Tosi. Le radiogoniomètre Adcock à antennes fixes le plus simple se compose de quatre antennes disposées au sommet d'un carré. Les deux antennes d'une même diagonale sont réunies en opposition, par des connexions blindées, aux bornes de l'une des bobines fixes d'un chercheur (fig. 28).

2.1.3.1 - Fonctionnement.
Reprenons l'étude faite au paragraphe 2.1.1.1 dans le cas du cadre soumis à une onde plane à polarisation verticale mais en supposant ici que les plans d'onde font un angle avec la verticale. Soit donc une paire d'antennes Adcock distantes de d et choisissons sur chacune deux éléments A et B de longueur situés à la même hauteur (fig. 29). Comme les aériens sont montés en opposition, la f.é.m. résultante de l'action du champ sur les deux éléments est, en gardant les mêmes notations :

Mais D qui est la distance entre les plans d'ondes passant par les deux éléments vaut ici .

Si est petit devant , on peut confondre le sinus et l'arc. L'amplitude de la f.é.m. due à deux éléments symétriques de longueur est alors :

(21)

On voit que cette amplitude est proportionnelle à .

Dans le deuxième jeu de deux antennes situées dans un plan perpendiculaire au premier, cette amplitude est proportionnelle à ; on retrouve exactement les conditions qui ont été exposées au sujet du radiogoniomètre à cadres fixes.

2.1.3.2 - Erreur octantale.
Si l'expression n'est pas suffisamment petite, on ne peut confondre le sinus et l'arc.

Si Z représente l'impédance commune des 2 circuits comprenant chacun un plan d'antenne, les câbles de liaison et une bobine de chercheur, l'angle trouvé avec le chercheur est donné par le rapport entre les courants et traversant les deux bobinages fixes du chercheur correspondant respectivement aux deux plans d'antennes (rappelons que le principe du chercheur a été donné au § 2.1.1.1.6 ; son fonctionnement est discuté au § 2.2.2) :

Donc n'est pas égale en général à . Il en résulte une erreur appelée erreur octantale parce, qu'elle s'annule 8 fois dans un tour complet, si l'aérien du radiogoniomètre comporte 4 antennes. En effet, un tel radiogoniomètre et le chercheur correspondant possèdent 4 plans de symétrie, 2 passant par les plans d'antennes ou les axes des bobines fixes et 2 autres plans bissecteurs des premiers. Dans ces plans, par raison de symétrie, l'erreur est nulle.

L'erreur octantale dépend :

De la distance 2 d entre antennes d'un même plan. Si d décroît, décroît ; l'erreur faite en confondant le sinus et l'arc est plus petite. On serait donc tenté de diminuer d, mais on diminue alors en même temps la sensibilité du radiogoniomètre, car la f..é.m. induite est de la forme :

On voit qu'il faut adopter un compromis entre la sensibilité et la valeur maximum de l'erreur octantale admissible.

De la longueur d'onde , ou de la fréquence. Si croît, donc si la fréquence décroît, décroît. Donc l'erreur faite en confondant le sinus et l'arc est plus petite si la fréquence décroît.
De l'azimut, comme nous venons de le voir puisque rentre dans la formule donnant .
De l'angle d'incidence , correspondant à l'inclinaison des plans d'onde sur la verticale. L'erreur décroît si décroît, donc si croît, c'est-à-dire si les ondes arrivent avec une plus grande inclinaison sur l'horizontale.

Par suite, si on considère un système d'aériens Adcock de dimensions données, la gamme utile qu'il peut couvrir est limitée vers les fréquences basses par le manque de sensibilité et vers les fréquences hautes par la valeur croissante de l'erreur octantale. Du fait de ces limitations on considère qu'un système d'aériens Adcock donné peut couvrir efficacement une gamme correspondant à un rapport d'environ 3 entre la fréquence la plus haute et la plus basse ; en sacrifiant la sensibilité d'une façon appréciable sur les fréquences basses ou en admettant une erreur octantale plus élevée sur les fréquences hautes, on peut augmenter ce rapport jusqu'à 6 environ. On a atteint l0 avec certains appareils. De telles extensions de gammes présentant de grands inconvénients, on a plutôt tendance à employer plusieurs groupes d'aériens de dimensions différentes pour couvrir une large gamme.

2.1.3.3 - Réalisations de l'aérien Adcock fixe.
On distingue deux types principaux de réalisation.

Le type Marconi est formé de 4 antennes verticales reliées au chercheur par des câbles de connexion blindés. Pour assurer une meilleure protection, ces câbles sont le plus souvent enterrés profondément. L'inconvénient de ce type d'appareil est que l'impédance de l'antenne, relativement élevée et variable avec la fréquence est le plus souvent mal adaptée à l'impédance de la ligne qui la relie au chercheur, d'où perte d'énergie transmise au récepteur (fig. 30). Un second type remédie partiellement à ce défaut par l'utilisation de transformateurs à écran adaptant les impédances d'antenne et de ligne et ne laissant passer que le champ magnétique nécessaire au couplage du primaire et du secondaire ; tout couplage capacitif doit être évité (fig. 31). Ces appareils ont donc une meilleure adaptation des antennes aux lignes de transmissions. Mais en contre-partie, leur réglage est plus délicat car les transformateurs des quatre antennes doivent être identiques en tout point de la gamme couverte. Le problème de l'équilibrage de ces transformateurs dans une large gamme est très difficile a résoudre. On le rend moins difficile en employant plusieurs jeux de transformateurs commutables, chaque jeu correspondant à une sous-gamme assez peu étendue.

2.1.3.4 - Erreurs de polarisation.
Les erreurs de polarisation dans les radiogoniomètres à aériens Adcock fixes ont les mêmes causes que dans le cas de l'aérien en H tournant : elles proviennent d'une sensibilité résiduelle de l'appareil à la composante horizontale du champ.

Un aérien Adcock fixe d'un des types précédents est pratiquement affranchi d'erreurs de polarisation s'il est monté sur un sol parfaitement conducteur, c'est-à-dire un sol recouvert d'un tapis métallique (grillage ou treillage de fils de cuivre ou d'aluminium soudés) de grandes dimensions vis-à-vis de la longueur d'onde.

Cette condition, pour des raisons d'encombrement et de prix de revient, n'est jamais réalisée en pratique, c'est pourquoi on voit apparaître des erreurs de polarisation.

En effet, dans un tel radiogoniomètre où la seule protection est assurée par l'enfouissement des câbles, la f.é.m. due à la composante horizontale du champ reçu donne naissance à des courants à la surface du blindage des câbles, courants qui provoquent alternativement l'apparition de charges positives et négatives aux extrémités. Les lignes de force du champ électrostatique créé par ces charges à un instant donné ont l'allure représentée en pointillé sur la figure 32 et possèdent par conséquent des composantes verticales au voisinage des antennes. il y a couplage entre celles-ci et le blindage soumis à l'influence de la polarisation. On y remédie partiellement en prolongeant le blindage par une ligne enterrée ayant même impédance caractéristique, de manière à ce que les charges puissent s'écouler. La prise de terre des antennes est d'ailleurs constituée par cette même ligne.

On sait qu'un sol parfaitement conducteur joue en électricité le rôle d'un miroir. Un Adcock fixe placé sur un tel sol est équivalent à un aérien en H, l'image des antennes dans le sol jouant le rôle des demi-doublets inférieurs du H : il y a symétrie complète des impédances internes. Si le sol n'est pas parfaitement conducteur, on voit apparaitre une dissymétrie de ces impédances, cause d'erreurs de polarisation analysée dans le cas du H tournant. Ces erreurs sont toujours fonction de la fréquence et sont maxima en principe lors des résonances du système d'aérien. Les formules données pour le H tournant sont toujours valables (si le sol peut vraiment être considéré comme parfait) ainsi que les conclusions données quant au rapport des dimensions et de la gamme à couvrir. Mais dans le cas de l'aérien Adcock fixe, le problème peut être résolu plus aisément car on n'a plus à se préoccuper des répercussions des dimensions sur l'inertie du système tournant ; il est même possible de prévoir plusieurs jeux d'aériens différents répartis sur le terrain à une certaine distance l'un de l'autre : chacun correspond à une sous-gamme restreinte et est établi pour réduire le plus possible les causes d'erreurs.

2.1.4 — Aérien à cadres espacés ou « double cadre ».
Cet aérien se compose de deux cadres espacés, parallèles entre eux, montés aux extrémités d'un bras horizontal, lui-même mobile autour d'un axe vertical. Les connexions des deux cadres sont croisées et réunies à l'entrée symétrique du récepteur (fig. 33).

Dans ces conditions, lorsque l'axe commun des deux cadres se trouve dans un plan d'onde, les cadres sont au maximum de réception si on les considère individuellement. Mais comme ils sont soumis exactement au même champ au même instant, la tension aux bornes d'entrée du récepteur est nulle. Cela suppose que les connexions placées dans le bras horizontal reliant les deux cadres sont soustraites complètement à l'action du champ. Pour se rapprocher le plus possible de cette condition, ce bras est blindé, et son blindage se continue fréquemment autour des cadres. On a vu que ceci était possible à condition de ménager une fente au sommet des cadres pour permettre la réception (fig. 34). Si l'on fait tourner l'aérien autour de son axe vertical, au moment où les cadres sont perpendiculaires à la direction de propagation, on trouve l'extinction propre de chacun des cadres, qui peut d'ailleurs être rendue floue par la présence de polarisation horizontale. Le diagramme de directivité de l'aérien à cadres espacés est représenté par la figure 35 a, dans le cas où il n'y a pas de polarisation horizontale et par la figure 35b dans le cas où cette polarisation existe (Oy représente dans chaque figure la direction de l'émetteur). Il peut être gênant d'avoir ainsi deux minima supplémentaires. On les élimine facilement en produisant artificiellement un déséquilibre des deux cadres, par exemple en fermant la fente de l'un des blindages par un contact mobile. Si l'extinction était celle correspondant à l'extinction propre des cadres, cette extinction subsiste. Si elle correspondait à la position où les cadres sont individuellement au maximum de réception, le cadre dont le blindage est court-circuité, ne reçoit plus rien, la f.é.m. produite par l'autre cadre n'est donc plus annulée et le signal réapparaît.

Ce type d'appareil présente une meilleure protection que l'Adcock en H tournant contre les erreurs de polarisation : ceci est dû principalement à l'utilisation d'aériens à basse impédance moins sensibles aux erreurs apportées par le manque d'homogénéité du sol ou les obstacles environnant. La dissymétrie des impédances internes des doublets de l'H tournant, n'existe plus et le rerayonnement d'énergie par la ligne blindée a une action égale sur les deux cadres. L'erreur de polarisation du radiogoniomètre est de même toujours plus faible que celle d'un aérien du type Adcock fixe. L'erreur résiduelle de polarisation ne provient que de petites dissymétries dans la construction.

Tout ceci n'est valable bien entendu que dans le cas d'un double cadre correctement réglé. La principale cause d'erreur peut provenir dans le cas contraire du non parallélisme des cadres. En effet, la composante horizontale du champ produit le même effet sur les éléments horizontaux des cadres si ceux-ci sont bien, parallèles et le montage en opposition des deux cadres annule cet effet. il n'en est plus de même si les cadres ne sont plus rigoureusement parallèles et l'appareil est alors sensibilisé à la composante horizontale du champ : des erreurs apparaissent.

En résumé le système à double cadre présente les avantages suivants :

Bonne protection contre la composante horizontale due au blindage intégral des lignes de transmission. (Cette protection est supérieure à celle présentée par un Adcock classique à lignes de transmission enterrées). Il est donc possible d'opérer des relèvements sur des ondes arrivant sous forte incidence, donc à faible distance en ondes décamétriques réfléchies par l'ionosphère.
Possibilité de réaliser un aérien tournant ce qui élimine le chercheur et ses inconvénients (erreur octantale, réglages d'équilibrage, etc,).

Mais en contre-partie on peut noter les inconvénients suivants :

Les appareils à double cadre manquent de sensibilité du fait de la faible hauteur d'entrée des cadres.
Si l'on désire une bonne sensibilité et un équilibrage mécanique soigné, l'écartement des cadres doit être grand et la construction robuste ; ceci donne une grande inertie à l'aérien tournant, et rend le maniement lent et fatiguant.
Pour des cadres de dimension donnée, la gamme couverte est faible (2 à 7 MHz par exemple) : pour y remédier, il faut prévoir des cadres interchangeables, ce qui complique l'utilisation.
Le double cadre est très sensible à l'effet des conducteurs voisins : en particulier une ligne d'alimentation ou une ligne téléphonique aboutissant à l'appareil, et enterrée à faible profondeur fait réapparaître l'erreur de polarisation. On réduit cet effet en prolongeant les câbles correspondants d'une façon symétrique au-delà de la verticale de l'appareil. Un procédé analogue a déjà été décrit dans le cas de l'Adcock fixe (§ 2.1.3.4).

2.1.5 - Les systèmes d'aériens complexes.
A partir des éléments précédents (cadre, antenne verticale, etc.) il est possible de combiner des ensembles d'aériens plus ou moins complexes afin d'améliorer plus particulièrement certaines caractéristiques.

Ainsi, dans l`Adcock classique à 4 antennes, il y a une erreur octantale du fait de la présence de 4 plans de symétrie. En utilisant 6 ou 8 antennes, avec le chercheur polyphasé correspondant, on augmente le nombre de plans de symétrie, donc le nombre de points où l'erreur correspondante d'espacement [1] s'annule et par suite on diminue la valeur absolue maximum de l'erreur dans les intervalles plus réduits séparant deux plans de symétrie voisins. A erreur d'espacement égale, on peut augmenter le diamètre du système d'antennes, donc la sensibilité. Par suite, les appareils à 6 ou 8 antennes sont plus sensibles et couvrent une plus large gamme que les appareils classiques à quatre antennes.

2.2 - ETUDE DES PROCEDES DE COMPARAISON DES TENSIONS VENANT DES AERIENS.
Dans le paragraphe 2.1.0 ont été cités quelques exemples de couplages des aériens en vue de permettre l'étude des diagrammes de directivité de ces aériens. Mais les procédés utilisables sont beaucoup plus nombreux.

2.2.1 - Montage de deux aériens en opposition.
C'est le montage utilisé dans le cas de l'Adcock en H tournant ou du double cadre. L'extinction se produit lorsque les deux tensions reçues par les deux aériens élémentaires sont égales et en phase. Seule leur différence est transmise et donne dans cette· position une tension de sortie nulle. Ce montage très simple est utilisé lorsque les aériens sont légers et peu encombrants ; il permet la réalisation d'un ensemble rotatif (dans le cas des ondes décamétriques et métriques).

Dans le cas d'aériens plus lourds (Adcock fixes de grandes dimensions), les antennes élémentaires sont encore disposées par paires et leurs tensions de sortie en opposition, mais on utilise plusieurs paires fixes et le relèvement est obtenu à l'aide d'un chercheur radiogoniométrique.

2.2.2 - Chercheurs diphases et polyphases.
Le chercheur radiogoniométrique a d'abord été utilisé dans le cas de deux cadres croisés. L'étude en sera faite dans ce cas particulier, mais les diagrammes de directivité horizontale d'un cadre ou d'une paire d'aériens Adcock montés en opposition étant identiques, le résultat se transpose immédiatement pour le radiogoniomètre Adcock à 4 antennes fixes. Il se généralise aisément au cas des aériens plus complexes à 6 ou 8 antennes, suivant la théorie des courants polyphasés.

2.2.2.1 - But du chercheur.
Le chercheur Bellini-Tosi est un dispositif qui permet de rendre plus commode le maniement d'un radiogoniomètre, sans rien ajouter par ailleurs à ses qualités intrinsèques, si ce n'est la possibilité d'utiliser un aérien de plus grandes dimensions.

En effet, dans les premiers temps des applications de la radiogoniométrie, on a cherché à augmenter la sensibilité des appareils en augmentant la surface du cadre récepteur. On a vu d'après la formule (13) que l'amplitude de la f.é.m. induite était proportionnelle à s, longueur du côté vertical du cadre et à

d étant la demi-longueur des côtés horizontaux. Mais les dimensions du cadre augmentant, il devenait pratiquement impossible de le faire mouvoir par suite de sa trop grande inertie mécanique.

2.2.2.2 - Constitution.
On a donc eu l'idée de remplacer le cadre mobile par un ensemble de deux cadres fixes et placés dans les plans verticaux perpendiculaires et possédant le même axe de symétrie. Le chercheur Bellini-Tosi proprement dit est constitué par deux ensembles de bobines fixes et dont les axes sont perpendiculaires entre eux et dont les extrémités sont reliées respectivement aux deux aériens croisés (fig. 36). Dans l'espace compris entre ces bobines fixes peut tourner une bobine dont la rotation est repérée au moyen d'un rapporteur, et dont les extrémités sont reliées à l'entrée du récepteur.

2.2.2.3 - Fonctionnement.
Nous savons que la f.é.m. produite dans un cadre , dont les dimensions restent petites vis-à-vis de la longueur d'ondes est proportionnelle au sinus de l'angle que fait la direction de propagation avec la normale du cadre, dans le cas où la polarisation est verticale ; la f.é.m. produite dans l'autre cadre est, elle aussi, proportionnelle au sinus de l'angle que fait la direction de propagation avec la normale à ce cadre (fig. 37). Mais comme les deux cadres sont perpendiculaires, les deux angles et ci-dessus sont complémentaires. Donc

et la f.é.m. induite dans le cadre est proportionnelle .

Si l'on fait en sorte que les impédances des deux circuits et leurs longueurs électriques soient égales, les courants qui circulent dans les bobines et par conséquent les champs magnétiques et auxquels ces courants donnent naissance sont aussi en phase et d'amplitudes respectivement proportionnelles à et .

On sait que plusieurs champs en phase donnent en se composant un champ résultant dont la direction est fixe. Puisque les champs :

et que et sont perpendiculaires, le champ résultant H, fait avec une direction fixe , l'angle tel que :

Donc, la direction du champ magnétique résultant reproduit à l'intérieur du chercheur la direction qu'avait à l'arrivée l'onde électromagnétique dans l'espace. C'est un champ alternatif à haute fréquence, et son flux à travers la bobine mobile y crée une f.é.m. que l'on applique au récepteur. Or, on sait que le flux qui traverse une bobine est proportionnel au sinus de l'angle que fait l'axe de la bobine avec la direction du champ si celui-ci est uniforme (on s'arrange pour qu'il en soit ainsi dans les chercheurs bien construits).

On peut donc tracer un diagramme de directivité de la bobine mobile : c'est encore un diagramme en 8 formé de deux cercles tangents. On a tout simplement remplacé la rotation d'un cadre par celle d'une bobine, ce qui est bien plus commode au point de vue mécanique. L'extinction est obtenue dans la bobine lorsque son axe est perpendiculaire à la direction du champ résultant. On lit à ce moment, sur le rapporteur, l'angle .

Si les cadres sont le siège d'une f.é.m. due à la polarisation horizontale, cette f.é.m. parasite s'ajoute à celle produite par la polarisation verticale et l'on retrouve les conséquences qui ont été exposées à propos de l'étude du cadre seul (diminution de l'acuité du minimum, erreurs).

En résumé, la direction du champ magnétique à l'intérieur du chercheur reproduit la direction de l'onde électromagnétique arrivant sur le système d'aériens fixes, qu'il s'agisse de cadres ou d'Adcock.

La démonstration a été faite dans le cas de deux cadres décalés de 90° et d'un chercheur diphasé. On pourrait la reproduire identiquement avec trois cadres décalés de 60° et un chercheur triphasé, et plus généralement pour un système polyphasé d'ordre quelconque. L'utilisation d'un chercheur permet donc de mettre en évidence les propriétés d'un système d'antennes en remplaçant la rotation de ce système parfois impossible à réaliser, par celle d'une bobine mobile légère.

2.2.3 - Utilisation d'amplificateurs séparés : radiogoniomètre WATSON-WATT.
Dans le radiogoniomètre classique, à chercheur, la bobine mobile attaque directement un récepteur et le balancement du rotor permet de mettre en évidence le diagramme de directivité de l'aérien, donc d'obtenir le relèvement. Au lieu du chercheur, supposons deux récepteurs identiques, de même gain et de même déphasage sur la fréquence de travail f, et attaquons chacun par un des cadres croisés du montage précédent.

Si est l'azimut de l'émission écoutée, le cadre NS reçoit une tension d'amplitude et le cadre EO, reçoit . Après amplification dans les deux récepteurs identiques, on applique les 2 tensions de sortie aux deux paires de plaque d'un oscilloscope ; les déviations sont :

C'est-à-dire que la tache lumineuse décrit la droite et cette trace lumineuse matérialise la direction de l'émetteur.

Ce système très séduisant suppose l'utilisation de deux amplificateurs ayant des caractéristiques identiques sur la fréquence de travail ce qui est très difficile à réaliser, même sur les fréquences relativement basses des ondes hectométriques, et plus difficile encore à conserver pendant un certain laps de temps.

Aussi presque tous les appareils réalisés suivant ce principe possèdent-ils un dispositif de tarage interne permettant le réglage immédiat de l'identité des caractéristiques des deux amplificateurs (un générateur attaquant les 2 amplificateurs en parallèle doit donner une trace à 45°). On opère ici comme avec une balance fausse : comme on sait que l'on a un appareil normalement faux, on effectue son tarage à chaque mesure. Dans le radiogoniomètre Watson-Watt de la Marine Britannique, il suffit d'appuyer sur un bouton pour appliquer à l'entrée des deux récepteurs deux tensions égales et en phase de fréquence égale à celle sur laquelle sont accordés les deux récepteurs. Un potentiomètre permet alors de ramener la trace à 45° et le tarage demande moins de cinq secondes.

[1] Le terme « erreur d'espacement » remplace l'expression « erreur octantale » lorsque le nombre d'antennes est supérieur à 4, ou qu'il n'est pas déterminé.

La radiogoniométrie (1)

Pascal — 2012-02-01T19:28:40Z

Cette série de 4 articles est tirée du TRS1360 "Collection des manuels du Sous-Officier spécialiste des Transmissions" datant de 1957. Il s'agit du tome 10 et traite des écoutes et de la radiogoniométrie.

La radiogoniométrie complément des écoutes.

La radiogoniométrie a pour rôle de déterminer, avec le plus de précision possible, la position géographique d'un émetteur. Comme telle, elle permet de compléter et de préciser les résultats donnés par les écoutes en plaçant sur la carte les réseaux et les organismes dont l'analyse a révélé la structure administrative ou les relations de dépendance.

Notons de suite que si les écoutes ne peuvent donner tous les renseignements désirables, c'est-à-dire l'articulation complète de l'organisation ennemie, de même la radiogoniométrie ne peut préciser les emplacements dans tous les cas, le problème étant très complexe. Mais les résultats partiels qu'elle peut donner complètent avantageusement les résultats des écoutes.

1.1 Modes d'utilisation de la radiogoniométrie.
Un radiogoniomètre est un appareil qui utilise les propriétés directives d'un système d'aériens afin de déterminer la direction d'arrivée des ondes provenant d'un émetteur. Cette direction coïncide en général avec la direction vraie de l'émetteur, à une certaine erreur près.

Il faut donc au minimum deux radiogoniomètres pour donner deux relèvements et déterminer la position approchée de l'émetteur. En utilisant un plus grand nombre de radiogoniomètres et un plus grand nombre de relèvements pour chaque appareil, il est possible, comme on le verra par la suite, d'améliorer la précision de la localisation.

La détermination de la position d'un émetteur peut être envisagée de deux manières distinctes :

1.1.1 - Ou bien cette détermination fait partie d'un ensemble organisé : c'est le cas d'un navire, d'un avion demandant son relèvement pour déterminer sa position. Il émet, alors sur des fréquences bien déterminées, sur lesquelles le réseau radiogoniométrique veille en permanence. Les fréquences sont choisies de manière à présenter le moins d'anomalies de propagation possible et une fréquence correspond à une zone de distance de relèvement bien déterminée. Exemples : la fréquence de 333 kHz est employée à moyenne distance par la marine et l'aviation ; la fréquence de 9180 kHz est employée à grande distance par l'aviation ; la fréquence de 120 MHz est employée par les réseaux de navigation aérienne à faible distance (100 à 200 km). Dans ces cas les radiogoniomètres sont réglés pour présenter l'efficacité maximum sur les fréquences de travail.

Ce mode d'utilisation correspond à la « radiogoniométrie de navigation ».

1.1.2 - Ou bien un réseau radiogoniométrique travaille à la localisation d'émetteurs quelconques, travaillant sur des fréquences quelconques, parfois avec des émissions de durée très brève, des aériens directionnels, etc.

Le problème devient beaucoup plus complexe ; c'est la « radiogoniométrie d' interception ».

1.2 - Caractéristique de la radiogoniométrie d'interception.
Les radiogoniomètres doivent couvrir une gamme de fréquence très étendue : il est parfois nécessaire de grouper ensemble plusieurs appareils différents. De plus les conditions de propagation varient beaucoup le long de ces gammes : un ou plusieurs radiogoniomètres du réseau peuvent très bien tomber dans la zone de silence d'un émetteur et même si l'émission est perçue par tous les appareils, ce fait peut introduire d'importantes causes d'erreurs. Enfin les appareils doivent être sensibles à des champs très faibles, puisque souvent ils travailleront à limite de portée.

L'implantation même du réseau doit tenir compte de toutes ces conditions, assurer pour toute la zone de travail une parallaxe [1] correcte et prévoir des liaisons entre stations. De plus l'installation elle-même d'un appareil radiogoniométrique pose des conditions assez difficiles à réunir sur le terrain, sans parler des conditions strictement militaires comme celles de la protection, du camouflage, etc...

Matériels de radiogoniométrie

2.0 – Principes des radiogoniomètres.
L'identité de nature des ondes lumineuses et des ondes hertziennes a permis de penser dès le début de l'exploitation de ces dernières qu'il serait possible de faire des visées radioélectriques comme l'on fait des visées optiques, avec l'avantage supplémentaire de pouvoir opérer à des distances bien supérieures, grâce à la grande portée des ondes hertziennes. De cette idée sont nés les radiogoniomètres, appareils permettant de déterminer la direction d'une station émettrice, ou plus exactement la direction d'arrivée des ondes émises par cette station, la propagation ne s'effectuant pas toujours exactement suivant la ligne la plus directe (arc de grand cercle) joignant les stations émettrices et réceptrices. Le relèvement radiogoniométrique (le relèvement est la détermination de la direction d'arrivée des ondes) permet de connaître l'azimut, c'est-à-dire l'angle que fait cette direction avec le méridien passant par le radiogoniomètre. Cet azimut s'exprime généralement en degrés, comptés de 0 à 360 dans le sens des aiguilles d'une montre à partir de la direction du Nord géographique.

Tout radiogoniomètre se compose essentiellement d'un aérien directif et d'un récepteur alimenté par cet aérien, ainsi que d'un système d'indication de l'azimut (fig. 1).

Le radiogoniomètre le plus simple est ainsi constitué :
a) d'un cadre tournant (aérien directif) dont l'axe de rotation est muni d'un disque gradué permettant de repérer l'azimut ;
b) d'un récepteur normal muni d'un casque ou haut-parleur.

2.0.1 - Diagrammes de directivité d"un aérien.
Un aérien directif est un aérien qui a la propriété de ne pas rayonner ou recevoir l'énergie électromagnétique avec une égale efficacité dans toutes les directions.

Il est commode de représenter cette propriété au moyen d'une figure, appelée « diagramme de directivité », d'équation

=f ()

et qui s'obtient de la manière suivante (fig. 2) :

Autour d'un point fixe pris comme origine, on porte dans toutes les directions un rayon vecteur dont la longueur est fonction de l'énergie rayonnée ou reçue dans la direction considérée. Pratiquement, on prend cette longueur proportionnelle soit au champ rayonné à une distance fixe dans le cas d'un aérien d'émission, soit à la force électromotrice induite par un champ d'intensité fixe et de polarisation donnée dans le cas d'un aérien de réception (d'après le théorème de réciprocité, les deux diagrammes ainsi obtenus sont en général identiques), soit au logarithme de l'une de ces quantités.

Dans la suite du présent texte, les diagrammes tracés seront toujours obtenus en portant des longueurs proportionnelles à l'amplitude de la force électromotrice induite dans l'antenne de réception par un champ d'intensité fixe.

Le lieu géométrique des extrémités des rayons vecteurs considérés est une surface qui est, par définition, le diagramme de directivité. Il est difficile de représenter une telle surface sur une feuille de papier ; d'autre part, ce qui nous intéresse dans le cas de la radiogoniométrie, est de savoir comment sont reçues les ondes électromagnétiques se propageant dans une direction sensiblement horizontale autour du radiogoniomètre.

Nous tracerons donc pour chaque aérien étudié l'intersection de la surface du diagramme de directivité par un plan horizontal passant par l'origine. Cela nous donnera une courbe, appelée « diagramme de directivité horizontale » ou, par abréviation, « diagramme de directivité » ( représente alors l'azimut, angle de la direction considérée avec celle du Nord).

2.0.2 - Relèvements - Bruit de fond - Plage.
Les diagrammes de directivité qu'on rencontre en général présentent des maximums assez flous et des minimums assez nets : la variation de tension est importante pour un faible écart angulaire de part et d'autre du minimum. Un type de diagramme assez fréquemment rencontré est le diagramme en « 8 » composé de deux cercles tangents (figure 10). Les deux maximums sont peu accusés ; au contraire, les deux minimums correspondent à une grande acuité. On fait donc travailler les radiogoniomètres le plus souvent à l'extinction, ce qui correspond à un minimum très accusé du diagramme de directivité. Dans de très bonnes conditions de relèvement, l'extinction correspond à un écart angulaire inférieur au demi degré, c'est-à-dire que la direction du relèvement est déterminée à un quart de degré près environ.

Lorsque les conditions sont moins bonnes, il n'y a plus d'extinction nette, mais seulement un minimum : le signal reçu étant faible peut être noyé dans le bruit de fond du récepteur ou les bruits parasites extérieurs. On définit la plage d'un radiogoniomètre, au voisinage de l'angle de relèvement, comme étant l'angle à l'intérieur duquel la variation du signal est trop faible pour être décelée, soit que le signal soit noyé sous le bruit, soit qu'il soit encore audible mais que son intensité soit pratiquement constante.

Les diagrammes de directivité des aériens généralement utilisés possèdent des axes de symétrie : c'est-ci-dire que le relèvement obtenu est affecté d'une incertitude de 180°. Ce fait, généralement sans importance, peut dans certains cas être gênant : il suffit alors de modifier par un procédé quelconque le diagramme de directivité pour faire disparaitre cette symétrie et refaire un relèvement même peu précis qui permettra de « lever le doute » de 180°. On définit le lever de doute comme l'opération permettant de lever cette incertitude ; le dispositif utilisé pour cette opération est souvent désigné par la même expression.

2.0.3 - Rôle du sol.
Il convient de noter dès à présent le rôle primordial joué par le sol en radiogoniométrie. Un sol parfaitement conducteur joue en électricité le rôle d'un miroir et dans le rayonnement de tout aérien, c'est l'antenne elle-même et son image dans ce miroir qui interviennent. Si le sol n'est pas parfaitement conducteur, ses propriétés sont variables, en particulier avec les conditions atmosphériques et les caractéristiques de l'aérien sont, par suite, également variables.

En particulier, la directivité de l'aérien, caractéristique utilisée en radiogoniométrie, varie en même temps que les propriétés du sol. Si le sol est naturellement bon conducteur, ses propriétés restent assez constantes en présence des variations atmosphériques. De bonnes prises de terre suffisent alors pour assurer une directivité constante aux aériens.

Si le sol est mauvais conducteur, on est forcé souvent de le recouvrir d'un réseau métallique de dimensions importantes qui supplée localement à ses mauvaises propriétés. Beaucoup des causes d'anomalies ou de mauvais fonctionnement des radiogoniomètres proviennent des propriétés du sol au voisinage de l'appareil.

2.0.4 - Rappel sur la forme des ondes électromagnétiques.

2.0.4.1 - Champ électromagnétique.
Une antenne d'émission produit dans l'espace qui l'entoure un champ électromagnétique ; c'est-à-dire qu'en tout point de cet espace des charges électriques ou des masses magnétiques se trouvent soumises à des forces qui tendent à les faire mouvoir.

Ces champs peuvent se représenter commodément par des flèches (vecteurs) dont la direction, le sens et la longueur représentent la direction, le sens et la grandeur de la force correspondante, lorsque la charge électrique ou la masse magnétique soumise au champ a une valeur égale à l'unité choisie. Dans la suite, nous ne considérerons plus que le champ électrique, étant entendu que les deux champs électrique et magnétique coexistent toujours.

Le champ se propage autour de l'antenne d'émission. Le lieu géométrique des points atteints au même instant par le champ qui a été émis par l'antenne émettrice à un autre instant choisi comme origine des temps est par définition une « surface d'onde ».

2.0.4.2 - Plans d'onde.
Si l'on se trouve à une distance assez grande de l'antenne émettrice, on peut avec une très bonne approximation confondre la surface d'onde avec son plan tangent au point ou l'on se trouve. Ce plan prend le nom de plan d'onde. Ses propriétés sont les suivantes : en tout point d'un même plan d'onde et à un instant donné, le champ a même grandeur, direction et sens. Le plan d'onde est perpendiculaire à la direction de propagation.

On peut décomposer le champ électrique existant à un moment donné et dans un plan d'onde donné en trois composantes perpendiculaires entre elles. L'une des composantes , sera choisie verticale, les deux autres horizontales l'une dirigée suivant la trace du plan d'onde sur le plan horizontal, l'autre dirigée suivant la projection horizontale de la direction de propagation (fig. 3).

En un même point de l'espace ces trois composantes varient au cours du temps suivant une loi sinusoïdale, et l'on peut écrire :

(1)

, , sont par définition les amplitudes des trois composantes du champ ; , et sont les phases de ces mêmes composantes, et dépendent du choix de l'origine du temps ; est la pulsation de l'onde ; t est le temps. Les formules (1) ci-dessus supposent que l'onde est une onde sinusoïdale pure, sans modulation. Une modulation de l'onde ajouterait de nouveaux champs, de pulsations différentes ( et par exemple s'il s'agit d'une modulation en amplitude avec la pulsation sinusoïdale ). Mais nous ne considérerons pas ces champs supplémentaires dus à la modulation, qui n'apportent aucun changement à l'exposé du fonctionnement des radiogoniomètres. La mesure de l'azimut est d'ailleurs effectuée le plus souvent sur l'onde porteuse seule.

Le lieu géométrique de l'extrémité du vecteur champ est dans le cas le plus général une ellipse de centre O, dont la forme et la position dépendent des amplitudes et des phases relatives des trois composantes. On dit dans ce cas que la polarisation est elliptique.

Dans certains cas, cette ellipse se réduit à une droite, le petit axe devenant nul. Les phases , et sont alors égales. On dit alors que l'onde a une polarisation rectiligne.

Les axes de l'ellipse peuvent devenir égaux, la polarisation est alors dite circulaire.

A un instant donné, dans une portion d'espace pas trop étendue, tous les plans d'onde sont parallèles. Si l'on passe d'un plan d'onde O à un autre plan d'onde A, la phase des différentes composantes du champ varie linéairement et l'on a :

radians

radians (2)

radians

, et sont les phases, comptées en radians, des trois composantes du champ existant dans le plan d'onde A ; , et celles du champ existant dans le plan d'onde O.
D est la distance normale des deux plans d'onde O et A (fig. 4). Le segment orienté D = O A se compte positivement dans le sens de la propagation, négativement en sens inverse.

est la longueur d'onde, mesurée avec la même unité que D. C'est la distance de deux plans d'onde consécutifs dont les phases diffèrent de 2 radians, c'est-a-dire dans lesquels on retrouve le même champ en grandeur, direction et sens.

Si l'on reporte les valeurs données par (2) dans les formules (1) on trouve les formules donnant les composantes du champ en tout point d'un plan A situé à la distance D du plan O :

(3)

Ces formules montrent la double périodicité du champ dans le temps et dans l'espace. En effet, si on considère un point fixe de l'espace, D est invariable et le champ varie sinusoïdalement avec le temps. Si l'on considère au contraire un instant donné, t est invariable et le champ varie sinusoïdalement avec D. La figure 5 montre comment se comporte par exemple la composante verticale du champ, à un instant donné, aux différents points de l'espace. Le plan de figure est le plan vertical contenant la direction de propagation. Les traces des différents plans d'onde sur le plan de figure sont des droites verticales. Le vecteur champ vertical peut, d'après les formules (3), être considéré comme la projection verticale d'un vecteur d'amplitude constante , décalé dans les différents plans d'onde d'un angle égal à .

La position de ces vecteurs décalés est indiquée à la partie inférieure de la figure, pour différents plans d'onde.

Le lieu géométrique de l'extrémité du vecteur champ vertical est donc une sinusoïde. Au cours du temps, cette sinusoïde se déplace dans le sens de propagation. Tous les vecteurs décalés correspondant aux différents points de l'espace tournent avec une vitesse de rotation constante, en conservant entre eux un déphasage constant.

On pourrait répéter pour les composantes horizontales du champ ce qui vient d'être dit pour la composante verticale.

2.0.4.3 - Action du champ électrique sur un conducteur.
Un conducteur renferme toujours un grand nombre de charges électriques libres. A l'état d'équilibre et en l'absence de tout champ, on dit que le corps est neutre au point de vue électrique, c'est-à-dire que la somme des charges positives est égale à la somme des charges négatives. Aucun phénomène électrique ne se manifeste. En présence d'un champ électrique, les charges sont soumises à des forces qui tendent à les déplacer, et par conséquent à créer un courant électrique. On dit qu'il y a production d'une force électromotrice (en abrégé f.é.m.). Nous n'aurons pratiquement a considérer que des conducteurs filiformes, c'est-a-dire dont deux dimensions sont très petites par rapport a la troisième. Dans un tel conducteur l'efficacité du champ et par conséquent la f.é.m. produite, dépend de l'angle que fait la direction du champ avec le fil : si l'on considère un petit élément de conducteur (fig. 6), de longueur , faisant un angle avec la direction du champ qui, à un instant donné, a une intensité , la f.é.m. élémentaire produite dans cet élément, à cet instant a pour valeur :

(4)

s'exprime en volts
s'exprime en volts par mètre
s'exprime en mètres. En effet, le champ est une force agissant sur les charges électriques. Comme toute force, il peut être décomposé en deux composantes ; l'une parallèle au fil, de grandeur qui tend à déplacer les charges le long du conducteur, l'autre perpendiculaire au fil, qui a une action nulle, car les charges ne peuvent sortir du conducteur. La f.é.m. est donc maximum lorsque le champ est parallèle au conducteur, et nulle lorsqu'il lui est perpendiculaire. II est intéressant de remarquer que l'action d'un champ de direction quelconque sur un élément de conducteur P M Q de longueur , de direction également quelconque, peut-être considérée comme équivalente à la somme des actions exercées par ce même champ sur des conducteurs formant un petit circuit ouvert P N Q ayant les mêmes extrémités que l'élément considéré. On peut donc en particulier considérer un conducteur ayant une direction quelconque comme l'équivalent de deux conducteurs en série qui sont les projections verticales et horizontale de ce conducteur. La composante verticale du champ a une action uniquement sur le conducteur vertical équivalent, et la composante horizontale n'a d'action que sur le conducteur horizontal.

2.0.4.4 - Action de plusieurs champs de même fréquence agissant simultanément sur un conducteur.
On peut appliquer le principe de superposition : la f.é.m. totale produite par l'action simultanée de plusieurs champs est égale à la somme algébrique des f.é.m. produites par chaque champ pris isolément.

Or, on a vu précédemment que le champ dans l'espace pouvait être décomposé en trois champs perpendiculaires entre eux. On peut donc connaitre l'action du champ réel en ajoutant les actions de ces trois composantes. Celles-ci ont la même pulsation puisqu'elles proviennent du même émetteur. Mais généralement leurs phases ne sont pas égales. Si la portion de conducteur fait les angles , et avec les trois directions de ev, err et ep on a comme valeur de la f.é.m. totale à l'instant t :

(5)

Si l'on se donne dans un plan 2 axes perpendiculaires entre eux, Ox et Oy, on peut considérer la f.é.m. totale, à un instant donné, comme la projection sur l'axe Oy de la somme de 3 vecteurs de longueurs respectivement égales à :

; ; et faisant avec l'axe Ox les angles :

; ;

Les angles que font entre eux ces 3 vecteurs sont constants au cours du temps, puisqu'ils sont égaux à :

(6)

Ils tournent ensemble avec la vitesse angulaire . La f.é.m. résultante est donc une fonction sinusoïdale du temps, la figure O A B C restant indéformable en tournant (fig. 8).

2.1 - ETUDE DES TYPES D'AERIENS.
Le diagramme de directivité d'un aérien radiogoniométrique et par conséquent le relèvement donné par le radiogoniomètre dépend de la polarisation de l'onde reçue : l'appareil n'est susceptible de fournir une indication précise que si l'on connait d'une part la direction de la polarisation et de l'autre, une courbe de correction en fonction de la polarisation considérée. D'une façon générale, cette courbe n'est connue que pour un seul type de polarisation (par exemple polarisation verticale). On suppose donc que l'onde reçue est entièrement polarisée selon cette direction ou bien que la réponse du système d'antenne aux ondes qui seraient polarisées différemment est de valeur suffisamment faible pour être négligée.

L'inobservation de ces principes restrictifs peut conduire à des erreurs de relèvement connues sous le nom « d'erreurs de polarisation ». Le problème des erreurs de polarisation est fondamental en radiogoniométrie. C'est pourquoi, il sera étudié dans le cas de chaque type d'aérien. Pratiquement, on rencontre à peu près uniquement des systèmes d'aériens dérivés du cadre ou de l'antenne verticale.

Dans le cas des cadres ou des dipôles orientables de modèle courant, ces aériens ne peuvent, en raison même de leur nature, donner aucune indication quant à la direction selon laquelle se propage une onde ayant la forme la plus générale, qui est celle de la polarisation elliptique. Ils sont par contre susceptibles d'indiquer celle de certaines composantes du champ. Il peut donc s'y produire des erreurs qui dépendent de la polarisation de l'onde.

Les autres appareils dérivant du type Adcock, comparent les valeurs que prend le champ électromagnétique de l'onde en plusieurs points de l'espace et déterminent ainsi la direction de cette onde. Dans l'appareil le plus simple, deux aériens verticaux identiques sont connectés en opposition à l'entrée du récepteur : l'extinction correspond a l'état d'équiphase qui donne la direction du front de l'onde.

Le relèvement obtenu est exempt d'erreur de polarisation si les réponses respectives des deux aériens verticaux aux ondes reçues sont identiques, quelle que soit la polarisation de ces ondes. De plus, tous les autres éléments du radiogoniomètre doivent être insensibles à la réception directe de l'onde, car toute réception de cette nature donne un diagramme de directivité variable en fonction de la polarisation de l'onde et différent du diagramme de directivité des deux aériens.

Ces différents points seront repris en détail lors de l'étude de chaque aérien.

2.1.1 - Aérien à cadre.
Un cadre est constitué par une ou plusieurs spires de fil conducteur enroulées très sensiblement dans un même plan, et dont les extrémités sont reliées à l'entrée d'un récepteur.

Le cadre est mobile autour d'un axe vertical situé dans son plan et sa rotation est repérée au moyen d'un rapporteur et d'un index.

2.1.1.1 - Fonctionnement du cadre dans le cas de plans d'onde verticaux, avec polarisation verticale.
Nous étudierons tout d'abord le fonctionnement du cadre dans ce cas particulier ; comme nous le verrons par la suite, c'est en effet avec de tels plans d'onde que le cadre a été employé la première fois comme aérien de radiogoniomètre. Dans les autres cas, le cadre peut donner des erreurs importantes.

Considérons d'abord un cadre rectangulaire a une seule spire, dont deux côtés sont verticaux. Le champ à polarisation verticale n'agit que sur les côtés verticaux du cadre, puisqu'il reste perpendiculaire à ses côtés horizontaux (fig. 9).

Considérons les 3 plans d'onde A, B et O passant respectivement par les deux côtés verticaux et par l'axe de symétrie du cadre. D'après la formule (4) on a, en faisant la somme des f.é.m. produites dans les côtés verticaux du cadre :

(7)

(s étant la longueur des côtés verticaux)

car le champ est constant dans un même plan d'onde à un instant donné, et puisque les côtés verticaux sont parallèles au vecteur champ.

En portant dans (7) la valeur de et donnée par les formules (3) on trouve :

(8)

Car la distance D doit être affectée de signes contraires suivant que l'on va de O vers A ou de O vers B. Si l'on a choisi un sens de rotation déterminé le long du cadre pour compter les forces électromotrices, les deux côtés du cadre se comportent comme deux générateurs mis en opposition et la f.é.m. résultante est égale à la différence des f.é.m. données par les formules (8). On a donc, aux bornes du cadre :

(9)

Les formules classiques de la trigonométrie nous permettent de transformer cette expression et l'on trouve :

(10)

Mais , si d désigne la demi-longueur des côtés horizontaux du cadre, et l'angle que fait le plan du cadre avec les plans d'onde.

Donc :

(11)

On voit d'après cette formule que la f.é.m. résultante est une f.é.m. sinusoïdale de pulsation , en quadrature avec le champ existant dans le plan d'onde passant par l'axe du cadre, puisque celui-ci est proportionnel à et que l'on a la relation :

(12)

Enfin l'amplitude de cette f.é.m. est égale à la valeur absolue de :

(13)

Elle dépend de et s'annule en même temps que cette quantité, c'est-a-dire pour radians, K étant un nombre entier quelconque positif ou négatif. On dit alors qu'il y a extinction et la direction de propagation est connue, puisqu'elle se trouve être perpendiculaire au plan du cadre, mais il subsiste une incertitude sur son sens, car l'extinction se retrouve pour une rotation du cadre de radians ou 180 degrés, soit un demi-tour.

Pour tracer le diagramme de directivité horizontal du cadre, quand le champ est polarisé verticalement, nous supposons que la longueur des côtés horizontaux est petite devant la longueur d'onde, ce qui est réalisé pratiquement dans la majorité des cas.

Dans ce cas reste petit, car ne peut dépasser 1 en valeur absolue et on peut confondre le sinus avec l'arc correspondant exprimé en radians.

La formule (13) devient :

(14)

L'amplitude E de la f.é.m. recueillie aux bornes du cadre est alors directement proportionnelle à . Le diagramme de directivité se compose de deux cercles tangents, et est appelé diagramme en 8. La ligne des centres est dans le plan du cadre. En effet, on voit que l'on a :

MP représentant la trace horizontale d'un plan d'onde et OM la direction de propagation des ondes (fig. 10).

Donc le rayon vecteur OM est proportionnel à .

On voit que l'on pourrait également rechercher la direction de propagation en plaçant le cadre au maximum de réception. Mais en pratique on ne le fait jamais, car la variation de l'intensité de la réception autour du maximum est beaucoup moins rapide, lorsqu'on fait tourner le cadre, qu'elle ne l'est autour du minimum, ainsi qu'on le voit par un simple examen de la figure 10. La précision serait donc beaucoup moins bonne en employant le maximum.

Dans le cas où le cadre comporte plusieurs spires, il est évident que les forces électromotrices produites dans les différentes spires s'ajoutent, et le second membre de la formule (13) est à multiplier par le nombre de spires. Cela n'est d'ailleurs vrai qu'avec une certaine approximation qui devient rapidement trop grossière si la longueur du fil constituant l'enroulement du cadre n'est pas négligeable devant la longueur d'onde. En effet, si une force électromotrice est produite en un point, il lui faut un certain temps pour faire sentir son effet aux extrémités de la ligne constituée par le conducteur du cadre. Ce temps est égal au quotient de la longueur de la ligne par la vitesse de propagation le long de cette ligne. Les forces électromotrices produites en différents points du circuit n'arrivent donc pas aux bornes du cadre avec les phases relatives qu'elles avaient au moment même ou elles ont pris naissance. On ne peut en faire une simple addition algébrique. il faut faire leur composition vectorielle en tenant compte des délais dus à la propagation le long du fil.

Il convient de remarquer que les considérations théoriques ci-dessus n'empêchent pas en pratique le fonctionnement correct du cadre. En effet, l'enroulement d'un cadre est toujours symétrique par rapport à son point milieu, et à tout point situé d'un côté du cadre, on peut faire correspondre un point symétrique. Si des forces électromotrices prennent naissance simultanément en ces deux points, elles mettent le même temps pour atteindre les extrémités opposées de l'enroulement, et rien n'est changé à l'explication du fonctionnement du cadre donnée ci-dessus. On peut voir d'ailleurs, grâce à la représentation vectorielle des courants alternatifs, comment fonctionne le cadre au voisinage de l'extinction. Au moment où celle-ci se produit, les deux f.é.m. induites dans les deux côtés verticaux du cadre sont exactement en opposition, les deux vecteurs représentatifs sont égaux et déphasés de 180°, car ces côtés se trouvent dans le même plan d'onde. Si l'on fait tourner le cadre autour de son axe de symétrie vertical, on fait avancer la phase dans un des côtés, et reculer dans l'autre ; les deux vecteurs représentatifs des f.é.m. se déplacent en sens inverse et donnent une résultante non nulle (fig. 11).

2.1.1.2 - Effet d'antenne d'un cadre – Compensation.
Considérons un cadre relié à l'entrée d'un récepteur par des connexions d'une longueur non négligeable par rapport à la longueur d'onde. La composante du champ électrique parallèle à leur direction y induit une f.é.m. qui a la même phase dans les deux conducteurs, si l'on suppose ceux-ci suffisamment rapprochés (fig. 12).

II existe toujours une certaine impédance Z entre le point milieu de l'enroulement du cadre et la terre, soit que ce point milieu y soit directement réuni, soit que cette impédance soit constituée par la capacité répartie de l'enroulement du cadre par rapport à la masse. Il en résulte que des courants I et i circulent dans chacune des deux connexions reliant le cadre au récepteur. Si ces deux connexions, soumises à la même force électromotrice, ne présentent pas des impédances identiques par rapport à la masse, par exemple des capacités inégales, les courants I et i sont inégaux.

Les flux magnétiques de sens contraires créés par ces courants circulant dans les deux moitiés du cadre ne s'annulent donc pas exactement. Il subsiste un certain flux magnétique alternatif qui induit dans le cadre une f.é.m. venant s'ajouter à la f.é.m. utile. Elle est en quadrature avec la f.é.m. utile. En effet, les courants I et i, donc les flux magnétiques correspondants, sont en quadrature avec les f.é.m. qui leur ont donné naissance, donc avec le champ, car la réactance des circuits est en général très grande devant leur résistance. Mais d'après les lois de l'induction, les f.é.m. induites sont en quadrature avec le flux magnétique. Elles sont donc en phase ou en opposition avec le champ.

Or nous avons vu que la f.é.m. utile d'un cadre était en quadrature avec le champ existant le long de l'axe de symétrie du cadre. Donc la f.é.m. utile et la f.é.m. due à l'effet d'antenne se composant vectoriellement comme il est indiqué figure 13. OP représente la f.é.m. due à l'effet d'antenne qui reste fixe quelle que soit la position du cadre, PR la f.é.m. due à l'effet normal du cadre qui varie entre les valeurs PM et PM', OR est la f.é.m. résultante. Elle varie entre les limites OM et OM' mais ne s'annule jamais. Cependant son minimum correspond à la position qui donnait l'extinction. Le minimum devient flou, mais la direction indiquée par ce minimum reste exacte. Le diagramme devient celui de la figure 14. Si, par suite d'une dissymétrie de construction mécanique, les connexions donnant lieu a la f.é.m. indésirable se trouvent disposées en dehors de l'axe de symétrie du cadre, il s'introduit une phase supplémentaire de cette f.é.m. égale à .
h étant la distance séparant les connexions de l'axe de symétrie du cadre et l'angle que fait le plan d'onde avec le plan déterminé par l'axe de symétrie et les connexions du cadre (fig. 15). Les f.é.m. se composent alors vectoriellement suivant la fig. 16, et le diagramme de directivité devient celui de la fig. 17, les f.é.m. maxima étant inégales. Om ne correspond plus à la position P qui donnerait l'extinction si le cadre ne possédait pas l'effet d'antenne. Non seulement le minimum est flou, mais sa position est erronnée. D'ailleurs les minima ne sont plus à 180° l'un de l'autre. On corrige l'effet dantenne en rendant le cadre et ses connexions aussi symétriques que possibles ; pour cela un ou plusieurs des moyens suivants sont employés :

On rend l'entrée du récepteur aussi symétrique que possible, grâce à une construction soignée, à l'emploi d'un transformateur à primaire symétrique, ou à un premier étage symétrique constitué par deux tubes en opposition.
On place suivant l'axe de symétrie du cadre une antenne supplémentaire verticale. La f.é.m. dans cette antenne est en phase avec le champ. En l'opposant à la f.é.m. parasite, elle même en phase avec le champ, on peut annuler l'effet nuisible en réglant convenablement les amplitudes relatives des deux f.é.m.
On emploie des connexions et des cadres blindés. Si le cadre est placé entièrement dans un blindage, il ne reçoit plus rien ; la pénétration du champ haute fréquence dans le métal du blindage est en effet très faible. Pour recevoir avec le cadre, on pratique une fente dans le blindage. Ce dernier se comporte lui-même comme un cadre à une seule spire, mais fermé sur un condensateur représenté par les 2 bords de la fente. Entre ces 2 bords, les lignes de niveau du champ électrique sont très resserrées et produisent une f.é.m. dans la portion de l'enroulement du cadre placée en ce point. Le blindage étant symétrique par rapport aux deux moitiés de l'enroulement du cadre, l'effet d'antenne est très atténué (fig. 18).
On compense les petites différences qui peuvent subsister dans les réactances des deux connexions au moyen d'un « compensateur » constitué par un petit condensateur à 3 armatures. Deux armatures fixes sont reliées respectivement aux deux extrémités de l'enroulement du cadre, la troisième, mobile, est reliée à la masse. L'armature mobile est telle que pour un sens de rotation donné, sa capacité avec l'une des armatures fixes décroit tandis que sa capacité par rapport à l'autre croit (fig. 19).

De cette manière, on arrive à compenser exactement les petites différences de capacité qui peuvent exister dans les connexions du cadre.

On opère pratiquement par approximations successives. Après avoir trouvé un minimum flou, on retouche le compensateur pour rendre ce minimum plus net. On tourne le cadre pour arriver à un minimum plus petit. On recommence à retoucher le compensateur, et ainsi de suite.

[1] La parallaxe est l'angle sous lequel est vu l'ensemble du réseau radiogoniométrique depuis l'émetteur à localiser.

Portes ouvertes du 54ème régiment de transmissions 2011

Pascal — 2011-10-09T20:43:08Z


Affiche JPO

Le 54ème RT vous ouvrira ses portes le samedi 24 et le dimanche 25 septembre à Haguenau-Oberhoffen.

Vous pourrez assister à des démonstrations militaires et vous promener parmi les différents stands : aéromodélisme, tir à l'arc, parcours commandos, air soft, baptême d'hélicoptère ...

Programme du samedi
11h45 ouverture des stands restauration
14h00 ouverture des autres stands
15h00 démonstrations militaires
19h00 fermeture des stands
20h00 spectacles folkloriques

Programme du dimanche
10h00 ouverture des stands
15h00 démonstrations militaires
17h00 tirage de la loterie
19h00 fermeture des stands

Les portes ouvertes ont débuté par une cérémonie militaire regroupant les 3 unités de la place.

Une multitude de stands et de démonstrations étaient proposés tout au long des deux journées. Petits et grands ont pu trouver leur bonheur parmi toutes les expositions disséminées dans le quartier Estienne,
Consultez le reportage photo ci-dessous.

Assemblée générale 2011

Pascal — 2011-09-09T14:56:29Z

Pour notre assemblée générale 2011, nous avons été reçus par le 54ème RT. Après le café d'accueil, le Colonel Bonnemaison, chef de corps, nous a présenté son régiment sous différents angles.
A la veille de sa fin de commandement, c'est avec beaucoup d'enthousiasme qu'il a retracé les évolutions survenues au cours de ces deux années. La mission du 54 comme régiment d'appui électronique de zone et de contact de l'armée de terre a été clairement affirmée.

La métamorphose d'une majeure partie des matériels du régiment montre une volonté d'adaptation aux besoins rencontrés en opération extérieure. Ceci s'accompagne d'une transformation des processus au niveau du régiment, mais aussi au niveau supérieur (BRB : Batteries de Renseignement de Brigade, ELGE : Equipe légère de guerre électronique, BRM : Bataillon de Renseignement Multicapteur).

Les équipements n'étant rien sans les hommes, une place importante a été réservée au recrutement et à la formation des personnels de guerre électronique, avec le souci de conserver ces spécialistes tout au long de leur carrière.

Parallèlement aux missions du régiment, le Colonel Bonnemaison durant ces deux années a mené à bien la mise en place de la réforme des bases de défense.

La présentation en salle terminée, c'est en extérieur qu'une équipe du 54ème RT nous a démontré sa capacité à appréhender des opérations de différentes natures. A cette occasion, nous avons pu observer différentes stations :
SAEC (Station d'Appui Electronique de Contact : gamme 300 kHz - 18GHz),
SENG (Station d'Ecoute Nouvelle Génération : gamme 20 MHz - 30 GHz),
VLAE (Véhicule Léger d'Appui Electronique : adapté suivant le besoin pour la sureté immédiate ou le brouillage par exemple),
PLAE (Patrouille Légère d'Appui Electronique : tour d'horizon électromagnétique de 9 kHz à 3 GHz, sureté immédiate, brouillage au profit des forces spéciales...).

Après cette présentation très réussie, les membres de l'amicale de retour en salle ont assisté à l'assemblée générale ouverte par notre vice-président.

En préambule au repas, deux de nos adhérents furent décorés.
La journée s'est terminée avec la visite du musée du pays de la Zorn à Hochfelden comprenant une exposition consacrée au plan "Sussex 1944". Après la projection d'un film retraçant la genèse et le déroulement, avec le témoignage de quelques vétérans, nous avons pu contempler un bel ensemble de vitrines renfermant des pièces d'époque.

Journée portes ouvertes 2011 au 44ème régiment de transmissions

Pascal — 2011-05-27T13:58:03Z

Ce dimanche 29 mai, le 44ème régiment de transmissions organise sa journée portes ouvertes.

Au long de la journée vous seront proposés :
présentations de matériels militaires,
démonstrations dynamiques,
démonstrations cynophiles,
jeux pour petits et grands,
baptêmes de l'air en hélicoptère,
restauration.

Cette année encore une tombola permettra à l'un d'entre-vous de gagner une Citroën C1.

Amicale des anciens de la 785

Pascal — 2010-12-28T11:10:43Z

La 785 dispose d'une amicale ayant pour but de réunir les personnels ayant opéré dans ses rangs. Un site internet dédié existe : Amicale des anciens de la 785

En plus, l'amicale a mis en place un forum où vous pouvez discuter (après vous être enregistré) : Forum des anciens de la 785