La radiogoniométrie (3)

12 mars 2012.

 

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 :

1. 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.
2. La sensibilité est augmentée parce que l’azimut n’est plus indiqué au voisinage du zéro d’un chercheur.
3. L’indication d’azimut est indépendante de la modulation laquelle ne fait varier que la longueur de la droite d’azimut.
4. 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 :

1. 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.
2. 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.
3. 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 :

1. 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).
2. 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).
3. Aérien Adcock tournant : utilisable clans les mêmes conditions que le précédent sur ondes décamétriques, et sur ondes métriques.
4. 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 :

1. 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).
2. 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.
3. 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.