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30Hz
(12)
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9960Hz
(3)
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3 s
(1)
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118 MHz
(1)
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Gene Or Protein
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Est-a
(3)
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Etre
(3)
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CES
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DANS
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Molecule
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DES
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522160A1
Family ID 6196880
Probable Assignee Thomson Csf
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title SYSTEME D'EMISSION POUR STATION DE RADIONAVIGATION DU TYPE
VOR CONVENTIONNEL
EN Title TRANSMISSION SYSTEM FOR AIRCRAFT VOR RADIONAVIGATION GROUND
STATION - HAS SEPARATE PHASE LOCKED SIDEBAND OSCILLATORS WITH HYBRID
RING FOR OUTPUT RECOMBINATION
Abstract
_________________________________________________________________
SYSTEME D'EMISSION COMPORTANT UN DISPOSITIF 200 DE GENERATION SEPAREE
DES BANDES LATERALES A PARTIR DE L'ONDE PORTEUSE, TEL QUE LE FILTRAGE
DES BANDES LATERALES EST ASSURE, POUR CHACUNE D'ELLES SEPAREMENT, AU
MOYEN D'UNE BOUCLE D'ASSERVISSEMENT FREQUENCEPHASE 11-12-21-22-31-32
INCLUANT LES MOYENS D'AMPLIFICATION 41-42 DE CES BANDES LATERALES.
UTILISATION DANS UNE STATION RADIONAVIGATION DU TYPE VOR
CONVENTIONNEL.
A generator (200) containing a clock (2) and a delay circuit (5), to
provide a phase shift for the clock output, generates the sideband
signals for a sample of a carrier (P). These signals are applied to a
hybrid ring (7) which separates the upper (S1) and lower (S2) sideband
signals. Frequency and phase comparators (11,12) allow the sideband
signals to be compared with amplified (41,42) outputs of respective
voltage controlled oscillators (31,32). This ensures that the upper
and lower sideband signals are phase locked and do not contain the
carrier or the other sideband frequencies. Low pass filters (21,22)
remove harmonics of the modulating frequency. A second hybrid ring
(13) recombines signals to provide the two sidebands (Bs,Bc).
Description
_________________________________________________________________
SYSTEME D'EMISSION POUR STATION DE
RADIONAVIGATION DU TYPE VOR CONVENTIONNEL
Un systeme VOR est une station d'emission sol destinee a fournir a un
aeronef, equipe d'un recepteur approprie, une information de
relevement par rapport a cet emetteur au sol, dont la position
geographique est connue, c'est-a-dire son azimut # par rapport au nord
magnetique du site de l'emetteur sol. De tels systemes VOR jalonnent
les routes aeriennes de chaque pays de facon a en assurer une
couverture radioelectrique relativement sure et fiable, imposee par
l'accroissement du trafic aerien et du nombre des routes aeriennes.
De facon generale, un systeme VOR fait correspondre a l'angle d'azimut
# de l'aeronef par rapport au nord magnetique du site de l'emetteur
sol, la difference de phase existant entre deux signaux sinusoldaux a
la frequence 30Hz qui modulent une frequence porteuse tres haute
frequence. Pour cela, les antennes constituant le systeme VOR
rayonnent une onde porteuse tres haute frequence
VHF modulee en amplitude d'une part par une premiere onde sinusoldale
basse frequence de frequence 30Hz et d'autre part par une deuxieme
onde basse frequence de frequence 9960Hz, ellememe modulee en
frequence par un signal sinusoldal de frequence 30Hz.
Un systeme VOR conventionnel rayonne deux signaux:
- un signal de "reference", rayonne omnidirectionnellement, constitue
par une onde porteuse HF (pulsation M) modulee en amplitude par une
sous porteuse a 9960Hz (pulsation Q) elle-meme modulee en frequence
par un signal sinusoldal 30Hz REF (pulsation)).
- un signal "variable" rayonne suivant un diagramme cardioTdal
tournant a 30 tours par seconde et dont l'enveloppe BF a une phase
caracteristique de l'azimut #
Ces deux signaux se combinent dans l'espace pour donner le signal VOR
complet, dont l'expression mathematique est la suivante:
V = V0 sin (Jt [I+ml cos(# - Q) + m2 cos (#' t+k sin
Ce signal, genere par l'emetteur VOR conventionnel, se decompose en
une porteuse modulee en amplitude:
P=V0 sin#t[1+m2 cos (#'t+K sin#t)] et en bandes laterales::
B=m1 V0 sin#t[cos (#t-#)]
=m1 V0 sin#t [cos#t. cos # + sin # t. sin #]
Cette derniere expression mathematique montre bien qu'il s'agit de
deux paires de bandes laterales:
Bc = m1 V0 sin#t cos#t
B5 = m1 V0 sin L)t.sin Qt respectivement emises par deux antennes
ayant comme diagrammes en azimut des lobes en cos # et sin #.
Dans les emetteurs VOR de l'art anterieur, les problemes ne viennent
pas de la generation de l'onde porteuse, de pulsation #, mais
essentiellement de la generation des bandes laterales. Une premiere
methode connue est l'amplification directe et simultanee des deux
paires de bandes laterales Bc et Bs, comme il est represente sur la
figure 1. Un modulateur en anneau 1 recoit d'une part un echantillon
de l'onde porteuse P = m1 Vo sin and greater than t t et d'autre part
un signal basse frequence, de pulsation A, delivre par une horloge 2,
a 30Hz.A sa sortie, le modulateur delivre le produit de ces deux
signaux: bs = ml Vo sin #t. sin n t qui contient les deux bandes
laterales, de frequence # - # et # + # puisque: sin#t sin # t + [cos
(#-#)t-cos (#+#)t]
Ce signal bs est ensuite directement amplifie par un circuit 3 s
amplificateur qui delivre le signal BS::
BS=m1 V0 sin#t sin#t
Un second modulateur en anneau 4, effectue le produit du signal cos #
t, echantillon de l'onde porteuse et d'un signal BF, de pulsation n,
egalement delivre par l'horloge 2 a 30Hz, mais decale de 90 par
rapport au precedent au moyen d'un circuit a retard 5.Un dephasage de
90 dans un circuit 50 de ce signal permet d'obtenir a partir du signal
bc = ml V0 cos # t cos # t le signal ml Vo cos Q t sin # t qui est
ensuite amplifie directement par un circuit 6 pour donner le signal Bc
= ml V0 sin#t cos#t qui contient lui-aussi les deux bandes laterales a
# + n et qui est en phase HF avec le signal
Bs. Le signal 30Hz REF qui module en frequence la sous-porteuse a 9960
Hz deja citee provient de l'horloge 1 qui commande les deux
modulateurs en anneau I et 4.
Le principal inconvenient de cette methode vient des modulateurs et
des amplificateurs qui presentent des derives d'amplitude et de phase
trop importantes pour etre utilises dans un systeme
VOR.
Un autre inconvenient provient de l'impossibilite d'un filtrage direct
puisque la frequence HF de la porteuse est comprise entre 108 et 118
MHz, tandis que la frequence BF separant les bandes laterales est
egale a 30 Hz.
Une seconde methode connue est l'amplification independante de chaque
bande laterale, representee sur la figure 2. Les deux signaux,
correspondant aux deux paires de bandes laterales avant amplification,
bc = ml Vo cos # t cos # t et b5 = ml Vo sinUt sin # t sont obtenus de
la meme facon que precedemment, a partir d'un echantillon de la
porteuse P. Contrairement a la methode precedente ou ces deux signaux
etaient ensuite directement et separement amplifies, dans cette
seconde methode ils sont recombines sur un anneau hybride 7 qui separe
les bandes laterales superieure # + n et inferieure #-#, en procedant
d'une part a la somme des deux signaux et d'autre part a leur
difference.
Ainsi, sur une premiere sortie, apparait le signal S1
S1 =bc + b5 = (ml Vo) rcos #t cos fl t + sinwt sinfltJ - ml Vo cos (Q-
Q)t et sur une seconde sortie, apparait le signal S2:
S2 = bc - bs = (m1 V0)[cos # t. cos # t-sin#t-sin#t} = m1 V0 cos(and
+n)t.
On notera que le terme ml Vo etant une constante, il peut etre
supprime des expressions qui ont ete ecrites sans introduire d'erreur,
en particulier il n'apparait pas sur les dessins.
Ces deux signaux qui sont generes par le dispositif 200 de generation
separee des deux bandes laterales a partir de tonde porteuse,
correspondent aux deux bandes laterales de raies#-#et
+ fi, qui sont amplifiees separement par deux amplificateurs 8 et 9
puis recombinees sur un second anneau hybride 10 qui effectue d'une
part la somme et d'autre part la difference des deux signaux
S1 et S2, de sorte qu'en sortie de cet anneau hybride on obtient les
deux bandes laterales Bc et Bs. Un circuit dephaseur 53 de lF/2 permet
de remettre en phase HF le signal Bc avec le signal Bs.
Par rapport a la premiere methode, celle-ci presente un premier
avantage qui est l'amplification plus aisee d'une onde sinusoTdale
pure, correspondant ici aux deux raies #- - et et #+#, et un second
avantage qui concerne les amplificateurs pour lesquels on exige des
tolerances de stabilite moins serrees car les derives affectent
simultanement les deux sorties. Cependant, on constate une separation
des bandes laterales imparfaite, de sorte que chaque signal de sortie
ne presente pas de purete spectrale mais comporte entre autre des
residus de la porteuse et de l'autre bande laterale.
Une troisieme methode connue, decrite dans le brevet francais publie
sous le numero 1 508 340, utilise un modulateur statique, mais son
principe entierement different ne rentre pas dans le cadre de la
presente demande.
Le but de la presente invention est de pallier les differents
inconvenients presentes par les methodes decrites, principalement la
separation imparfaite des deux bandes laterales.
L'objet de l'invention est un systeme d'ernission pour station de
radionavigation du type VOR conventionnel comportant un dispositif de
generation separee des bandes laterales a partir de tonde porteuse et
tel que le filtrage des bandes laterales est assure pour chacune
d'elles separement, au moyen d'une boucle d'asservissement
frequence/phase incluant les moyens d'amplification de ces bandes
laterales.
Un avantage de l'invention est la tres bonne separation des bandes
laterales ne comportant plus, de surcroit, de residu de l'onde
porteuse.
D'autres caracteristiques et avantages de l'invention apparaitront
dans la description qui suit, illustree par les differentes figures,
qui outre les figures 1 et 2 deja decrites et concernant l'art
anterieur, representent
- la figure 3: un systeme d'emission du type VOR conventionnel selon
l'invention;
- la figure 4: un dispositif d'aide a l'acquisition de la frequence de
chaque bande laterale, utilise dans un systeme VOR selon l'invention.
Les elements portant les memes references dans les diffe- rentes
figures assurent les memes fonctions en vue des memes resultats.
L'invention consiste a filtrer separement chacune des bandes laterales
superieure et inferieure, aux frequences M + eL,generees separe ment,
avant de les amplifier. Le principe de ce filtrage consiste a asservir
deux oscillateurs sur les deux frequences des bandes laterales ceci
afin de garantir leur purete spectrale. Ce principe est illustre par
le schema represente figure 3. Le systeme d'emission du type VOR
conventionnel, objet de l'invention, comporte tout d'abord un
dispositif 200 de generation separee des bandes laterales identique a
celui deja decrit sur la figure 2.A partir d'un echantillon de la
porteuse P, sont obtenus les deux signaux Sl e t correspondant aux
deux raies HF O-Qet #+#,#etant la pulsation de la porteuse du signal
de reference et Q etant la pulsation BF correspondant au signal
variable.
Les differents circuits constituant ce dispositif 200 de generation
separee des bandes laterales portent les memes references que ceux de
la figure 2 puisqu'ils jouent le meme role.
En sortie de ce dispositif 200 est associe, a chaque bande laterale,
une boucle d'asservissement frequence/phase constituee par:
- des moyens de comparaison frequence/phase (11 et 12),
- des moyens de filtrage (21 et 22),
- un circuit oscillateur (31 et 32),
- des moyens d'amplification de puissance (41 et 42),
- des moyens de couplage (51 et 52).
Le fonctionnement de la boucle correspondant a la bande laterale de
pulsation 3 - n est le suivant le circuit 12 compare le signal
provenant du dispositif 200 de generation separee des bandes laterales
et contenant en plus de la bande laterale inferieure (#- n) des
residus de l'autre bande laterale et de la porteuse, avec le signal de
pulsation voisine de # +# issu de l'oscillateur 32 et preleve par des
moyens de couplage (51 et 52). Le filtre passe-bas 22 elimine les
harmoniques du 30Hz presents en sortie du comparateur, ne conservant
que sa composante continue qui va commander l'oscillateur (V.C.O.) 32
(ou V.C.X.O. si la frequence du signal qu'il delivre est engendree par
un quartz). Le circuit amplificateur 42 augmente la puissance du
signal issu de cet oscillateur. Une fois l'equilibre etabli dans la
boucle, c'est-a-dire lorsque l'oscillateur est asservi sur la
pulsation Cx) - n de la bande laterale, la boucle genere enfin le
signal correspondant a cette bande laterale, sans residus de la
porteuse et de l'autre bande laterale. Le fonctionnement de l'autre
boucle est identique a celui-ci.
Ensuite, comme dans le cas de la figure 2, les deux signaux
correspondant aux deux pulsations determinees and greater than O- Q et
r3+n, sont recombines sur un anneau hybride 13 qui delivre les deux
bandes laterales Bs et Bc
L'invention ainsi realisee resoud le probleme pose par le dispositif,
objet de la figure 2, qui etait une mauvaise separation des bandes
laterales superieure et inferieure et de l'onde porteuse.
Sur la figure 4 est schematise un dispositif d'aide a l'acquisition
dans chaque boucle de phase decrite precedemment.
D'apres ce qui vient d'etre decrit, le filtre passe-bas 21 ou 22 de
chaque boucle de phase permet d'eliminer dans les signaux S1 ou la la
frequence 30Hz et ses multiples, dont la presence est due a la
mauvaise separation des bandes laterales et de la porteuse. Mais la
rejection de ces frequences impose un gabarit de filtre et une
pulsation cvn n propre tels que l'acquisition ne se fait pas naturel-
lement a la mise sous tension ou a la mise en marche de l'emetteur
VOR.
Pour pallier cet inconvenient, on utilise pour chaque boucle de phase
un dispositif qui permet dans un premier temps de verrouiller la
boucle de phase et dans un second temps d'adapter le filtre passebas
de cette boucle aux conditions normales de fonctionnement.
Le principe de fonctionnement de ce dispositif d'aide a lacqui- sition
dans chaque boucle est le suivant: il detecte tout d'abord
l'accrochage de la boucle de phase puis autorise la commutation du
filtre passe-bas afin de passer de l'etat d'accrochage naturel (large
bande de frequences) a l'etat de fonctionnement normal dans l'emetteur
VOR (bande etroite).
Le dispositif d'aide a l'acquisition comporte tout d'abord, pour
chaque bande laterale (3+ fui), un modulateur en anneau 61 et 62 qui
compare la frequence du signal delivre par l'oscillateur VCO par
exemple, 31 et 32 a la frequence de l'onde porteuse (240) et qui
delivre un signal basse frequence de pulsation Q qui attaque la chaine
suivante:
- un filtre 71 et 72 basse frequence passe-bande, centre sur 30Hz;
- un circuit detecteur crete 81 et 82
- un circuit comparateur a seuil 91 et 92
- un circuit monostable retardateur 101 et 102;
- un circuit commutateur analogique 111 et 112.
Les moyens de detection de l'accrochage de chaque boucle sont
constitues par les circuits (61 et 62), (71 et 72), (81 et 82) et (91
et 92). Les moyens de commutation du filtre passe-bas (21 et 22) sont
constitues par les circuits (101 et 102) et (111 et 112).
En dehors de J'accrochage de la boucle de phase, c'est-a-dire lorsque
la frequence w en sortie du modulateur 61 ou 62 est differente de 30
ho, ou en l'absence d'un des signaux haute frequence issus de la
porteuse, detectee par le circuit 81 ou 82, le circuit comparateur a
seuil 91 ou 92 delivre un signal tel que le filtre passe bas de boucle
21 ou 22 est commute en position "large bande" pour l'acquisition
naturelle. Une fois celle-ci effectuee la frequence du signal delivre
par le modulateur en anneau passe de la valeur r a 30Hz, ce qui
provoque le basculement du circuit comparateur.Ce dernier agit ensuite
sur le circuit de commutation, apres un retard de quelques secondes
provoque par le circuit monostable 101 ou 102 pour assurer la
stabilisation de la frequence de l'oscillateur.Ainsi le filtre
passe-bas de boucle est commute en position "bande etroite".
De plus, par principe, toute incidence sur les frequences de l'onde
porteuse ou des bandes laterales replace le filtre de boucle en
position d'acquisition naturelle.
C'est pourquoi l'invention ainsi realisee, qui consiste a filtrer
chacune des bandes laterales, generees separement, presente trois
avantages principaux. Le premier est l'amplification aisee d'une onde
sinusoidale pure; le second est le filtrage efficace de la bande
laterale indesirable et du residu de l'onde porteuse; le troisieme
avantage enfin est la cornpensation des derives de phase observees sur
le circuit amplificateur de puissance par son insertion dans la boucle
de phase.
Ce systeme d'emission est utilise dans les stations de radionavigation
du type VOR conventionnel.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1. Systeme d'emission pour station de radionavigation du typeVOR
conventionnel, comportant un dispositif (200) de generation separee
des bandes laterales a partir de l'onde porteuse, caracterise en ce
que le filtrage des bandes laterales est assure, pour chacune d'elles
separement, au moyen d'une boucle d'asservissement frequence/phase
(11-12-21-22-31-33) incluant les moyens d'amplifications (41-42) de
ces bandes laterales.
2. Systeme d'emission selon la revendication 1, caracterise en ce que
chacune des deux boucles d'asservissement frequence/phase, placees en
sortie du dispositif (200) de generation separee des bandes laterales,
comprend:- des moyens de comparaison (11 et 12) entre le signal issu
du dispositif (200) et le signal preleve en sortie de la boucle, par
des moyens de couplage (51 et 52),- des moyens de filtrage passe-bas
(21 et 22) du signal provenant des moyens de comparaison (11 et 12),-
un circuit oscillateur (31 et 32) commande par le signal issu des
moyens de filtrage et asservi sur la frequence de la bande laterale
associee a chaque boucle,-- des moyens d'amplification de puissance
(41 et 42) du signal issu de l'oscillateur et representant la bande
laterale.
3. Systeme d'emission selon la revendication 2, caracterise en ce que,
a chacune des deux boucles d'asservissement associees aux bandes
laterales est associe un dispositif d'aide a l'acquisition de la
frequence des bandes laterales, comprenant des moyens de detection de
l'accrochage de la boucle (61-62-7 1-72-81-82-91-92) et des moyens de
commutation (101-102-111-112) des moyens de filtrage (21 et 22).
4. Systeme d'emission selon la revendication 3, caracterise en ce que
les moyens d'accrochage de chaque boucle sont constitues par:- des
moyens de comparaison (61 et 62) entre la frequence du signal issu de
la boucle et la frequence de l'onde porteuse;- des moyens de filtrage
basse frequence passe-bande (71 et 72) du signal basse-frequence issu
des moyens de comparaison (61 et 62);- un circuit detecteur crete (81
et 82);- un circuit comparateur a seuil (91 et 92); et en ce que les
moyens de commutation sont constitues par:- un circuit retardateur
(101 et 102) assurant la stabilisation de la frequence delivree par
l'oscillateur (31 et 32)- un circuit de commutation (111 et 112),
place en sortie du circuit retardateur (101 et 102) et agissant
directement sur les moyens de filtrage (21 et 22).
5. Systeme d'emission selon la revendication 2 et la revendication 4,
caracterise en ce que les moyens de comparaison (11 et 12) et (61 et
62) sont des modulateurs en anneau.
6. Station de radionavigation du type VOR conventionnel utilisant un
systeme d'emission selon l'une des revendications precedentes.
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