Les differents signaux utilises en radiolocalisation

Depuis toujours, l’homme ne cesse de donner le meilleur de lui-même pour exploiter l’espace aérien pour répondre à ses fins. Ainsi on a connu l’invention des avions comme outils de locomotion. Il est à préciser qu’à tout moment du vol, deux problèmes se posent pour les pilotes : celui du lieu où se situe l’avion par rapport à l’itinéraire et celui de la direction qu’il doit suivre pour arriver à destination. Ainsi, des conditions bien déterminées sont établies d’avance. Elles se traduisent par la détermination bien précise de l’itinéraire, de la position et de la direction du vol de l’avion entre le point de décollage et celui d’atterrissage.

LES DIFFERENTS SIGNAUX UTILISES EN RADIOLOCALISATION 

Généralités

En général, la communication aéronautique se divise en deux grandes catégories :
– la radiocommunication ;
– et la radiolocalisation.

Dans le système de radiocommunication, la communication entre le pilote et les contrôleurs de vol serait mise en vigueur. Plus précisément, l’information véhiculée dans ce système est la parole. Dans la deuxième catégorie, la localisation des aéronefs sera mise en premier plan grâce à l’émission des signaux venant des émetteurs au sol que ces aéronefs renvoient vers la station au sol. Pour pouvoir transmettre convenablement ces différents signaux (parole, signaux de localisation) dans un canal de transmission qu’est l’atmosphère, on a recours à la modulation. La modulation utilise des fréquences porteuses de 10 kHz à 5 GHz. Le spectre du signal utile est alors translaté vers la fréquence du signal porteuse pour être transmis. L’amplitude relative du signal utile est réduite d’autant que la fréquence de la porteuse est élevée. Un grand nombre de procédés de modulation pourront être utilisés en matière de radiolocalisation, les paragraphes suivants expliquent les caractéristiques des signaux soumis à ces diverses techniques de modulation ainsi que leur utilisation.

LE SYSTEME DE NAVIGATION TELEMETRIQUE 

Définition

Le DME, acronyme de « Distance Measuring Equipment », est une aide radioélectrique destinée à donner, en lecture directe à bord, la distance oblique entre un avion et une station au sol dûment sélectionnée et identifiée (transpondeur sol). L’information de la distance est obtenue à partir de la mesure à bord de l’avion du temps de propagation aller-retour des impulsions UHF émises par l’interrogateur au bord et renvoyées par le transpondeur au sol.

Pourtant, l’information la plus intéressante pour le pilote n’est pas la distance oblique D0 mais la distance en projection sur l’horizontale DH . Une correction peut être effectuée en connaissant la différence d’altitude entre l’avion et le transpondeur sol (A-Z).

Classification du système DME 

Généralement, on distingue trois types de DME :
– le DME/N utilisé pour la navigation en route ;
– le DME/P utilisé pour l’approche et faisant partie intégrante du MLS ;
– le DME d’atterrissage utilisé pour permettre à un avion de connaître sa position relative par rapport à une trajectoire idéale et d’avoir à tout instant la longueur de la trajectoire restant à effectuer durant l’atterrissage.

Mesure de la distance

Méthode de mesure
Le principe de mesure de la distance entre l’avion et la station DME est basé sur la mesure du temps de propagation d’aller-retour de l’onde radioélectrique émise à partir de l’interrogateur à bord de l’avion puis renvoyée par la station DME au sol .

Contraintes liées au calcul de la distance 

Forme du signal utilisé
On rappelle qu’auparavant, les signaux modulés en impulsion ainsi que les signaux modulés en amplitude peuvent contenir l’information de la distance. Nous avons parlé également de l’instant tr1, le début de la réception au niveau du sol et de l’instant t r2 le début de la réception au bord de l’avion. La difficulté est de déterminer avec précision le début d’une émission et d’une réception ; ce moment est très important du fait que, lorsqu’on calcule par exemple l’erreur en distance due à une erreur de 1μs, cette fraction de seconde provoque une erreur en distance de 150m qui ne peut être acceptable dans la zone finale d’atterrissage. Pour faire face à ce problème, on a opté le signal d’interrogation et de réception d’une forme impulsionnelle.

Mode d’interrogation
La station DME permet de répondre à toutes les demandes des avions. En outre, pour des raisons technique et de coût, il est nécessaire de devoir uniformiser les interrogations et les réponses. Pourtant, la simultanéité de traitement de ces interrogations n’est pas conforme à la réalité car le transpondeur au sol traitera séquentiellement les interrogations dans l’ordre chronologique d’arrivée. Pour ce faire, chaque avion possède son propre rythme d’interrogation et devra à la réception trier la réponse qui lui est destinée parmi les réponses à l’intention des autres.

Calcul de la distance parcourue par l’onde radio
La distance est connue dans le cas où on connaît tp, ou retard systématique. Or, ce temps peut varier d’une manière à l’autre. Pour cela, on a fixé le retard systématique t p à 50μs en tenant compte d’une moyenne raisonnable à laquelle a été rajouté un délai de sécurité.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 : LES DIFFERENTS SIGNAUX UTILISES EN RADIOLOCALISATION
1.1 Généralités
1.2 Caractéristiques des signaux modulés en impulsion
1.2.1. Modulation par impulsion
1.2.2. Quelques caractéristiques du signal impulsionnel
1.2.3. Relation entre les puissances
1.2.4. Calcul du nombre des impulsions reçues
1.2.5. Mesure de la distance d’une cible
1.3 Caractéristiques des signaux modulés en amplitude
1.3.1. Définition et équation du signal modulé en amplitude
1.3.2. Représentation dans le domaine temporel
1.3.3. Représentation dans le domaine fréquentiel
1.3.4. Mesure de la distance
1.4 Caractéristiques des signaux modulés en fréquence
1.4.1. Notion de fréquence et de phase instantanée
1.4.2. Principe de la modulation de fréquence
1.4.2.1. Généralités
1.4.2.2. Représentation temporelle du signal FM
1.4.2.3. Représentation dans le domaine fréquentiel d’un signal FM, cas d’un signal modulant sinusoïdal
1.4.3. Puissance
1.4.4. Bande de fréquence
1.4.5. Utilisation
CHAPITRE 2 : EQUATIONS FONDAMENTALES DANS LE SYSTEME DE RADIOLOCALISATION
2.1 Equations de propagation
2.1.1. Généralités
2.1.2. Densité surfacique de puissance
2.1.3. Puissance de réception
2.2 Equations de radiolocalisation dans le système à réponse passive
2.2.1. Emetteur
2.2.1.1. Densité surfacique de puissance
2.2.1.2. Gain de l’antenne par rapport à l’antenne isotrope
2.2.2. Cible
2.2.2.1. Généralités
2.2.2.2. Aire effective
2.2.2.3. Gain de la cible
2.2.2.4. Puissance émise par la cible
2.2.3. Récepteur
2.2.3.1. Gain de l’antenne de réception
2.2.3.2. Puissance du signal écho reçu
2.2.4. Quelques relations entre l’émetteur et le récepteur
2.2.4.1. Cas des antennes isotropes
2.2.4.2. Cas des antennes à ouverture rayonnante
2.3 Equations concernant les bruits thermiques
2.3.1. Origine du bruit thermique
2.3.2. Tension du bruit thermique
2.3.3. Description de la résistance bruitée
2.3.4. Puissance du bruit
2.3.5. Facteur de bruit
2.3.6. Puissance du bruit à l’entrée du récepteur
2.3.7. Rapport signal sur bruit
2.4 Effet de la surface de la terre
2.4.1. Calcul du champ électromagnétique
2.4.2. Portée en visibilité directe
2.5 Probabilité d’apparition de faux signal et sa période de répétition
2.5.1. Probabilité d’apparition du faux signal
2.5.2. Probabilité de réception du signal réel
CHAPITRE 3 : LE SYSTEME DE NAVIGATION TELEMETRIQUE
3.1 Définition
3.2 Classification du système DME
3.3 Mesure de la distance
3.3.1. Méthode de mesure
3.3.2. Contraintes liées au calcul de la distance
3.3.2.1. Forme du signal utilisé
3.3.2.2. Mode d’interrogation
3.3.2.3. Calcul de la distance parcourue par l’onde radio
3.3.2.4. Erreur de calcul dû au déplacement de l’avion
3.4 Caractéristiques du signal DME
3.4.1. Caractéristiques de l’impulsion
3.4.2. Format du signal DME
3.4.3. Fréquences radioélectriques
3.5 Répartition des canaux
3.5.1. Définition du canal
3.5.2. DME/N : modes X et Y
3.5.2.1 Mode X
3.5.2.2. Mode Y
3.5.3. DME/P : modes X et Y
3.6 Le transpondeur
3.6.1. Fonction réception
3.6.2. Rôles de chaque bloc
3.6.2.1. Duplexeur
3.6.2.2. Déphaseur
3.6.2.3. Mélangeur
3.6.2.4. Récepteur
3.6.2.5. Décodeur
3.6.3. Fonction émission
3.6.4. Rôles de chaque bloc
3.6.4.1. Codeur
3.6.4.2. Pilote
3.6.4.3. Modulateur
3.6.4.4. Amplificateur basse puissance
3.6.4.5. Amplificateur haute puissance
3.6.5. Identification du transpondeur
CONCLUSION

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