Ligne artificielle.
La présente invention a pour objet une ligne artificielle qui est particulièrement uti lisable dans des dispositifs radioélectriques de détection au moyen desquels les distances de véhicules détectés sont déterminées.
On a proposé antérieurement diltiliser des lignes artificielles pour mesurer, en commandant le retard d'une impulsion de référence, l'intervalle de temps eompris entre la transmission d'une impulsion et la réception de 1 'impulsion-écho provoquée par un véhicule ou autre obstaele. Lesdites lignes artificielles antérieures, toutefois, modifient la forme dc l'impulsion de référence et sont susceptibles d'introduire une erreur dans la mesure des temps, à moins que des précautions considérables ne soient prises pour maintenir l'énergie d'entrée de l'iiipulsion de référence à une amplitude donnée; il est, en outre, nécessaire d'utiliser des dispositifs conformant à nouveau les impnlsions prélevées sur la ligne.
La a ligne artificielle seloii 1 'invention per- met d'éviter les inconvénients mentionnés cidessus.
Elle comprend trois parties et est earaetérisée en ce que la première partie est condnc trice et est destinée à être mise à la terre, de manière à être an potentiel de la terre pratiquement sur toute sa longueur, en ce que la seconde partie est conductrice et a une resistance et une inductance pratiquement uniformément réparties sur sa longueur et en ce que la troisième partie est constituée par nil diélectrique ayant des caractéristiques de fuites uniformes et est disposée entre les première et seconde parties de manière que ladite ligne présente une capacité et des fuites pratiquement uniformément réparties sur sa longueur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 représente symboliquement, sous forme de rectangles, un dispositif radioélectrique pour la détection d'obstacles.
La fig. 2 montre des courbes servant à expliquer le fonetionnement de différentes lignes artificielles.
La fig. 3 est un schéma d'une autre ligne artificielle.
La fig. 4 montre la forme d'une impulsion à la sortie de la ligne artificielle représentée à la fig. 3.
Le dispositif radioélectrique de détection représenté à la fig. 1 comporte un émetteur 10 et une antenne 12 servant à la transmission d'impulsions se répétant à une cadence déterminée. Un récepteur 14 et une antenne 1.6 sont prévus, avec un oseillographe à fais ceau cathodique 18, pour recevoir et indiquer les impulsions-échos provoquées par des obstacles en réponse aux impulsions émises. Un circuit de blocage habituel 1-9 relie l'émetteur au récepteur et est concu de telle manière qu'il bloque momentanément le récepteur au cours de l'émission des impulsions.
L'oscillographe 18 est adapté pour l'indication pano ramique des impulsions-éehos détectées sur une distance de 320 kilomètres environ. L'oscillographe 18 ou un oscillographe additionnel peuvent être conçues, si on le désire, pour cou- vrir une distance plus faible ou une partie choisie de la portée effective maximum.
La base de temps A B de l'oscillographe 18 est commandée par la transmission des impulsions à partir de l'émetteur 10, au moyen des impulsions de synchronisation 20 dont le flane avant correspond, dans le temps, au flanc avant des impulsions émises. Les impulsions de synchronisation 20 sont appliquées à un générateur de balayage 21 qui est ajusté de telle façon qu'il produise un potentiel de balayage tel que celui qu'on peut obtenir à l'aide d'un générateur d'ondes en dents de scie. Le potentiel de balayage ainsi produit est appliqué aux plaques 24 et 25 assurant la déviation horizontale; ceci produit la base de temps A-B. L'énergie de sortie du récepteur est appliquée aux plaques 26 et 27 assurant la déviation verticale, de manière à dévier la base de temps suivant les impulsions- échos détectées par le récepteur.
Le dispositif radioélectrique de détection décrit jusqu'ici est connu.
On va décrire maintenant un dispositif permettant de mesurer l'intervalle de temps compris entre la transmission d'une impulsion et la réception de l'impulsion-éeho correspondante produite par un obstacle situé dans le rayon d'action du dispositif détecteur d'obstacles.
Ce dispositif donne un haut degré de précision pour cette mesure, car, comme on le verra plus loin, le front d'onde de l'impulsion de synchronisation 20 n'est presque pas déformé par la ligne artificielle 1 même si l'impulsion de synchronisation vient à varier en amplitude, par suite d'effets parasites extérieurs.
La ligne artificielle 1 comporte deux bandes de matière conductrice 31 et 32 entre lesquelles est disposée une bande ou couche de matière diélectrique 33. L'une des bandes conductrices, la bande 32, est mise à la terre, comme indiqué en 34 et 35, de telle manière qu'on obtienne un potentiel de terre sensiblement uniforme sur toute la longueur de ladite bande. L'une des extrémités de la bande 31 comporte une borne d'entrée 36 et un curseur 38 est ajustable le long de ladite bande et recueille l'énergie retardée. Plus le curseur 38 est éloigné de la borne 36, plus l'énergie recueillie est retardée.
L'extrémité de la bande 31, opposée à l'extrémité portant la borne d'entrée 36 est, de préférence, mise à la terre par une connexion 39, par l'intermédiaire d'une résistance 40 ayant, de préférence, une valeur égale à l'impédance caractéristique de la ligne artificielle 1. Lorsque la ligne 1 s'étend appréciablement au-delà de la gamme des positions que le curseur 38 est susceptible d'occuper, la résistance 40 peut être supprimée.
Les bandes 31, 32 et 33 sont choisies telles qu'elles assurent un affaiblissement et des fuites linéiques uniformes. Un affaiblissement uniforme est obtenu en utilisant une matière telle qu'un alliage de fer et de nickel à haute perméabilité magnétique pour la bande 31.
Les fuites uniformes peuvent être obtenues en utilisant, pour la bande 33, l'un quelconque de plusieurs milieux diélectriques. Un diélectrique convenable peut consister en un papier isolant comprenant des particules de graphite uniformément dispersées. Un autre diélectrique pouvant être utilisé, consiste en papier isolant comportant une poudre de cuivre finement divisée. D'autres particules conduetrices peuvent être utilisées, même des particules de fer. Lorsque le fer est utilisé, il a pour effet d'augmenter la self-induction de la ligne aussi bien que les fuites; ledit milieu diélectrique assure des fuites extraordinairement importantes et distribuées de manière uniforme.
Les courbes b et c de la fig. 2 représentent, respectivement, les effets de retard d'une ligne artificielle sans dissipation et ceux d'une ligne artificielle comportant des fuites considérables réparties uniforménlent sur sa longueur, comme c'est le cas pour la ligne désignée par la référence 1.
L'impulsion 45 représente la forme de l'énergie retardée par une ligne artificielle sans dissipation après un retard t1. On remarquera que le flanc avant 46 est incliné par rapport au flanc avant de l'impulsion 20 re prdsentée en a. Ledit flanc avant 46 comporte un prolongement nettement marqué s'étendant à gauche de la ligne de démarcation 48 de l'intervalle de temps t1. Pour éliminer cette déformation, la pratique antérieure consistait ii faire passer l'impulsion 45 dans un dispositif à seuil présentant un niveau de passage tel que le niveau 49 et à différencier ou à conformer à nouveau, d'une autre manière, l'impulsion,
après son passage dans le dispositif à seuil et cela de telle façon qu'on obtienne une impulsion à front raide coïncidant avec le front avant de l'impulsion 45 après qu'elle a passé ledit dispositif à seuil.
Mais, lorsque le retard a une valeur t'l plus grande que tl, le front avant de l'impulsion est encore plus incliné que le front avant 46 au temps tl et, de ce fait, l'impulsion à front raide qui est dérivée de l'impulsion retardée du temps t'ne se produit pas exactement au temps t'l, il en résulte une erreur qu'il est difficile de compenser pour toutes les positions possibles du curseur qui se déplace le long de la ligne.
Un autre facteur susceptible d'introduire des erreurs dans l'utilisation d'une ligne artificielle de construction antérieure est la modification de la forme des impulsions de sortie due aux variations de l'amplitude de l'impulsion d'entrée. Par exemple, lorsque l'impulsion d'entrée 20 varie entre les limites 51 et 52, comme indiqué sur la courbe a, le front d'onde 46 varie entre les limites 53 et 54, nomme indiqué par la courbe b. Autrement dit, une augmentation d'amplitude produit un établissement plus rapide de l'impulsion de sortie, comme indiqué par la courbe 54, alors qu'une diminution d'amplitude produit un établissement plus lent de ladite impulsion de sortie.
Cette variation des instants d'apparition du front d'onde introduit une erreur de i t2, t2 étant la différence des instants d'apparition entre la valeur d'amplitude moyenne et l'une des limites de variation susceptibles de se produire. On peut ajouter, à titre explicatif, que la variation d'amplitude de l'impulsion 20 peut être provoquée par l'apparition de tensions parasites réparties au hasard provenant de sources de tension extérieures diverses.
On remarquera également que l'impulsion 45 est suivie d'une oscillation amortie 55. Pour éviter l'introduction de l'oscillation amortie le long de la base de temps avec l'impulsion de référence, il est nécessaire de la faire passer dans un dispositif à seuil travaillant à un niveau 56, par exemple.
Sur la courbe c de la fig. 2, il est repré senté une impulsion 65 du type obtenu à la sortie 38 de la ligne 1.
En raison des caractéristiques des fuites du milieu diélectrique interposé entre les plaques 31 et 32, l'impulsion de sortie 65 a un front d'onde 66 qui est, dans sa plus grande partie, une forme sensiblement identique au front d'onde de l'impulsion d'entrée 20. Lorsque l'amplitude de l'onde 66 approche en grandeur de l'amplitude moyenne 50 de l'impulsion 20, le flanc avant s'incline comme représenté en 67. Le flanc arrière de l'impulsion 65, en raison du fort amortissement dû à l'effet de filtrage de l'appareil, est exempt d'oscillations amorties (voir 55, courbe b).
Etant donné que l'impulsion 65 peut être écrêtée en 69, la partie supérieure de ladite impulsion comprenant la pointe 67, peut être éliminée, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de reconformer l'impulsion. En outre, toute variation d'amplitude de l'impulsion d'entrée 20, comme indiqué en 71 et 72, n'affecte pas la pente du flanc avant 66.
La courbe J de la fig. 2 représente l'impulsion de sortie 65 après écrêtage dans un limiteur 73. Ladite impulsion écrêtée 65a peut être appliquée directement aux plaques déviatrices 26 et 27 par la fermeture du commu- tateur 74 sur le contact 75.
On pourrait adjoindre à la ligne 1 une graduation telle que la graduation 76 indiquant le retard du flanc avant 66a le long de la ligne. De ce fait, lorsqu'on déplace le cur seur 38 le long de la ligne, de manière que le flanc avant 66a coïncide avec le centre d'une impnlsion-écho 80, on peut déduire de la position du curseur 38, la distance de l'obstacle réfléchissant l'impulsion-éeho 80. En variante, la ligne pourrait être graduée directement en distance.
L'impulsionéelio 80 est représentée au moyen d'un trait interrompu sur la courbe d et elle est en coïncidence avec le flanc avant de l'impulsion 65a.
Dans le cas où l'on ne désire obtenir qu'une simple ligne indicatrice de référence 82, l'impulsion 65 est appliquée par exemple à im différentiateur 83 en fermant le comma- tateur 74 sur le contact 85. On obtient ainsi une impulsion brève positive 86, coïncidant avec le flanc 66 et une impulsion négative 87, coïncidant avec le flanc arrière de l'impulsion 66.
L'impulsion positive 86 est amenée à un dispositif à seuil 90. On obtient ainsi une impulsion qui, lorsqu'elle est appliquée aux plaques déviatrices 26 et 27, donne une ligne indicatrice 82 qui peut être amenée à coïncider avec l'impulsion-éeho 80, comme représenté sur la fig. 1, par simple déplacement du curseur 38.
La fig. 3 représente une autre ligne artificielle. Le conducteur 31a que comprend cette ligne est composé de selfs d'induction L et de résistances R concentrées. Entre le conducteur 31a et le second conducteur 32a de la ligne se trouve le diélectrique 33a qui assure une capacité répartie C et des fuites réparties G de la même façon que le diélee- trique 33 de la fig. 1. Il est évident que, en ce qui conecîne le diéleetrique 33a, les capacités C et les fuites G, le dessin est purement schématique.
Les capacités C qui sont représentées ne sont pas, à proprement parler, des condensateurs réels, mais elles sont constituées par la surface du conducteur 31a qui com- prend les éléments L et R et celle du conduc- teur 32a ainsi que par le diéleetrique 33a qui est disposé entre ces surfaces. Il en est de noème pour les conduetances CT. En disposant les éléments L et R à des intervalles suffisani- ment rapprochés, on obtient, le long de la ligne, une répartition sensiblement uniforme de l affaiblissement et des fuites cette répartition se rapprochant assez de la répartition uniforme des constantes de la forme d'esécution de la fig. 1.
Les fuites élevées, bien qu'elles soient concentrées en quelque sorte, assurent à l'impulsion de sortie 65b (fig. 4), un flanc sensiblement identique au flanc de l'impulsion 65. Par contre, le flanc arrière présente une certaine ondulation 55b.
D'après ce qui précède, il est clair que la ligne artificielle 1 et celle représentée à la fig. 3 ne déforment presque pas les fronts avant des impulsions qui se propagent le long de ces lignes. Par conséquent, des dispositifs radioélectriques de détection utilisant de telles lignes donnent une indication beaucoup plus précise que les aneiens dispositifs qui étaient équipés de lignes artificielles ordinaires, en outre, les dispositifs équipés de telles lignes sont plus simples que les dispositifs équipés de lignes artificielles ordinaires, car il n'est pas nécessaire de compenser des déformations.
Artificial line.
The present invention relates to an artificial line which is particularly useful in radio detection devices by means of which the distances of detected vehicles are determined.
It has previously been proposed to use artificial lines to measure, by controlling the delay of a reference pulse, the time interval between the transmission of a pulse and the reception of the echo-pulse caused by a vehicle or the like. obstaele. Said anterior artificial lines, however, change the shape of the reference pulse and are liable to introduce an error in the measurement of the times, unless considerable care is taken to maintain the input energy of the pulse. the reference pulse at a given amplitude; it is, moreover, necessary to use devices conforming again the impnlsions taken from the line.
The artificial line according to the invention avoids the drawbacks mentioned above.
It consists of three parts and is characterized in that the first part is conductive and is intended to be earthed, so as to be an earth potential practically over its entire length, in that the second part is conductive and has resistance and inductance substantially uniformly distributed along its length and in that the third part is a dielectric nil having uniform leakage characteristics and is disposed between the first and second parts so that said line has capacitance and leakage practically evenly distributed along its length.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the object of the invention.
Fig. 1 symbolically represents, in the form of rectangles, a radio device for detecting obstacles.
Fig. 2 shows curves used to explain the functionning of different artificial lines.
Fig. 3 is a diagram of another artificial line.
Fig. 4 shows the shape of a pulse at the output of the artificial line shown in FIG. 3.
The radioelectric detection device shown in FIG. 1 comprises a transmitter 10 and an antenna 12 serving for the transmission of pulses repeating at a determined rate. A receiver 14 and an antenna 1.6 are provided, with a cathode beam sorrelograph 18, to receive and indicate the echo pulses caused by obstacles in response to the transmitted pulses. A usual blocking circuit 1-9 connects the transmitter to the receiver and is designed in such a way that it momentarily blocks the receiver during the emission of the pulses.
The oscillograph 18 is suitable for the pano ramic indication of the eho pulses detected over a distance of approximately 320 kilometers. Oscillograph 18 or an additional oscillograph may be designed, if desired, to cover a smaller distance or a selected portion of the maximum effective range.
The time base A B of the oscillograph 18 is controlled by the transmission of the pulses from the transmitter 10, by means of the synchronization pulses 20, the front edge of which corresponds, in time, to the front edge of the transmitted pulses. The synchronization pulses 20 are applied to a sweep generator 21 which is adjusted so that it produces a sweep potential such as that obtainable with a sawtooth wave generator. . The scanning potential thus produced is applied to the plates 24 and 25 ensuring the horizontal deflection; this produces the A-B time base. The output energy of the receiver is applied to the plates 26 and 27 ensuring the vertical deflection, so as to deflect the time base according to the echo pulses detected by the receiver.
The radioelectric detection device described so far is known.
A device will now be described which makes it possible to measure the time interval between the transmission of a pulse and the reception of the corresponding eho-pulse produced by an obstacle situated within the range of action of the obstacle detector device.
This device gives a high degree of accuracy for this measurement, because, as will be seen later, the wavefront of the synchronization pulse 20 is almost not distorted by the artificial line 1 even if the pulse of synchronization comes to vary in amplitude, as a result of external parasitic effects.
The artificial line 1 comprises two bands of conductive material 31 and 32 between which is disposed a band or layer of dielectric material 33. One of the conductive bands, the band 32, is earthed, as indicated at 34 and 35, in such a way that a substantially uniform earth potential is obtained over the entire length of said strip. One end of the strip 31 has an input terminal 36 and a slider 38 is adjustable along said strip and collects the delayed energy. The further the cursor 38 is from the terminal 36, the more the energy collected is delayed.
The end of the strip 31, opposite the end carrying the input terminal 36 is preferably grounded by a connection 39, through a resistor 40 preferably having a value equal to the characteristic impedance of artificial line 1. When line 1 extends appreciably beyond the range of positions that cursor 38 is likely to occupy, resistor 40 can be removed.
The bands 31, 32 and 33 are chosen such that they provide uniform attenuation and linear leakage. Uniform attenuation is achieved by using a material such as an alloy of iron and nickel with high magnetic permeability for the strip 31.
Uniform leaks can be achieved by using any one of several dielectric media for strip 33. A suitable dielectric can consist of an insulating paper comprising uniformly dispersed graphite particles. Another dielectric that can be used is insulating paper with finely divided copper powder. Other conductive particles can be used, even iron particles. When iron is used, it has the effect of increasing line self-induction as well as leakage; said dielectric medium provides extraordinarily large and uniformly distributed leaks.
The curves b and c in fig. 2 represent, respectively, the delay effects of an artificial line without dissipation and those of an artificial line comprising considerable leaks distributed uniformly over its length, as is the case for the line designated by the reference 1.
The pulse 45 represents the shape of the energy delayed by an artificial line without dissipation after a delay t1. It will be noted that the front flank 46 is inclined relative to the front flank of the pulse 20 shown in a. Said front flank 46 comprises a clearly marked extension extending to the left of the demarcation line 48 of the time interval t1. To eliminate this distortion, the prior practice has been to pass the pulse 45 through a threshold device having a pass level such as level 49 and to differentiate or otherwise reshape the pulse,
after its passage through the threshold device and this in such a way that a steep edge pulse is obtained coinciding with the leading edge of the pulse 45 after it has passed said threshold device.
But, when the delay has a value t'l greater than tl, the leading edge of the pulse is even more sloped than the leading edge 46 at time tl and hence the steep edge pulse which is derived of the time-delayed pulse t'l does not occur exactly at time t'l, resulting in an error which is difficult to compensate for for all the possible positions of the cursor moving along the line.
Another factor liable to introduce errors in the use of an artificial line of earlier construction is the change in the shape of the output pulses due to variations in the amplitude of the input pulse. For example, when the input pulse 20 varies between limits 51 and 52, as shown on curve a, wavefront 46 varies between limits 53 and 54, denoted by curve b. In other words, an increase in amplitude produces a faster build-up of the output pulse, as indicated by curve 54, while a decrease in amplitude produces a slower build-up of said output pulse.
This variation in the instants of appearance of the wave front introduces an error of i t2, t2 being the difference of the instants of appearance between the mean amplitude value and one of the variation limits liable to occur. It may be added, by way of explanation, that the variation in amplitude of the pulse 20 can be caused by the appearance of parasitic voltages distributed at random from various external voltage sources.
It will also be noted that the pulse 45 is followed by a damped oscillation 55. To avoid the introduction of the damped oscillation along the time base with the reference pulse, it is necessary to make it pass through a threshold device working at a level 56, for example.
On the curve c in fig. 2, there is shown a pulse 65 of the type obtained at output 38 of line 1.
Due to the leakage characteristics of the dielectric medium interposed between the plates 31 and 32, the output pulse 65 has a wavefront 66 which is, for the most part, a shape substantially identical to the wavefront of the input pulse 20. As the amplitude of wave 66 approaches in magnitude of the average amplitude 50 of pulse 20, the leading edge tilts as shown at 67. The trailing edge of pulse 65 , due to the strong damping due to the filtering effect of the device, is free from damped oscillations (see 55, curve b).
Since the pulse 65 can be clipped at 69, the upper part of said pulse including the tip 67, can be eliminated, so that it is not necessary to reform the pulse. Furthermore, any variation in the amplitude of the input pulse 20, as indicated at 71 and 72, does not affect the slope of the leading edge 66.
Curve J in fig. 2 shows the output pulse 65 after clipping in limiter 73. Said clipped pulse 65a can be applied directly to deflector plates 26 and 27 by closing switch 74 on contact 75.
We could add to the line 1 a graduation such as the graduation 76 indicating the delay of the front flank 66a along the line. Therefore, when moving the cursor 38 along the line, so that the leading edge 66a coincides with the center of an echo impnlsion 80, we can deduce from the position of the cursor 38, the distance of the obstacle reflecting the eho-pulse 80. As a variant, the line could be graduated directly in distance.
The impulse elio 80 is represented by a dashed line on the curve d and it coincides with the leading edge of the impulse 65a.
In the case where it is desired to obtain only a simple indicator reference line 82, the pulse 65 is applied, for example, to a differentiator 83 by closing the switch 74 on the contact 85. A short pulse is thus obtained. positive 86, coinciding with the flank 66 and a negative impulse 87, coinciding with the trailing edge of the impulse 66.
The positive pulse 86 is fed to a threshold device 90. Thus, a pulse is obtained which, when applied to the deflector plates 26 and 27, results in an indicator line 82 which can be made to coincide with the eho pulse. 80, as shown in fig. 1, by simply moving the cursor 38.
Fig. 3 represents another artificial line. The conductor 31a which this line comprises is composed of induction chokes L and of concentrated resistors R. Between the conductor 31a and the second conductor 32a of the line is the dielectric 33a which provides a distributed capacitance C and distributed leaks G in the same way as the dielectric 33 of FIG. 1. It is obvious that, as regards the dielectric 33a, the capacities C and the leaks G, the drawing is purely schematic.
The capacitors C which are represented are not, strictly speaking, real capacitors, but they are constituted by the surface of the conductor 31a which includes the elements L and R and that of the conductor 32a as well as by the dielectric 33a which is disposed between these surfaces. The same is true for CT conduetances. By arranging the elements L and R at sufficiently close intervals, one obtains, along the line, a substantially uniform distribution of the attenuation and of the leaks, this distribution approaching quite close to the uniform distribution of the constants of the shape of execution of fig. 1.
The high leaks, although they are concentrated in a way, give the output pulse 65b (fig. 4) a flank substantially identical to the flank of the pulse 65. On the other hand, the rear flank has a certain undulation. 55b.
From the above, it is clear that the artificial line 1 and that shown in FIG. 3 hardly distort the leading edges of the impulses that propagate along these lines. Therefore, radio detection devices using such lines give a much more accurate indication than the old devices which were equipped with ordinary artificial lines, moreover, the devices equipped with such lines are simpler than the devices equipped with ordinary artificial lines. , because it is not necessary to compensate for deformations.