Grande Encyclopédie Larousse 1971-1976Éd. 1971-1976
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Les procédés radioélectriques

Ils utilisent la propagation des ondes radioélectriques de fréquences comprises entre 300 000 Hz et quelques centaines de mégahertz. Il en existe une très grande variété.

• Radiobalises
Celles-ci, qui sont de simples aides radioélectriques, diffusent verticalement un pinceau d’ondes qui sont captées par l’avion lorsqu’il passe à l’entour de la verticale ; elles servent particulièrement à matérialiser les couloirs d’approche des aéroports.

• Radiophares
Ils sont l’équivalent, sur le plan des ondes hertziennes, des phares à ondes lumineuses utilisées en navigation maritime. Ils sont de trois sortes.

• Radiophares à émission non dirigée. Émettant des ondes identiques dans toutes les directions, ils permettent d’effectuer des relevés goniométriques à bord des avions. La méthode consiste, à l’aide d’un cadre récepteur tournant, à relever le gisement de la station émettrice, qui correspond à la direction pour laquelle le signal détecté par le cadre présente l’intensité maximale.

• Radiophares d’alignement. Ils se composent d’émetteurs au sol dont chacun définit plusieurs faisceaux de quelques degrés d’ouverture, correspondant aux routes les plus fréquentées. L’émission correspond à deux signaux Morse complémentaires, par exemple A et N, de part et d’autre de l’axe du faisceau, alors que, sur cet axe lui-même, on reçoit un signal continu. Ces radiophares permettent de naviguer suivant la méthode du homing, consistant à se diriger vers la station émettrice en restant sur l’axe du faisceau.

• Radiophares directionnels. Ils émettent parallèlement suivant deux modes, consistant en un signal de référence identique dans toutes les directions et en un signal dont la phase varie au cours de la rotation du pinceau. Il suffit, pour obtenir le relèvement de l’avion par rapport à la station, de mesurer la différence de phase des deux signaux ; lorsque le signal tournant passe par le nord, ce déphasage est nul, et il est respectivement de 90, de 180 et de 270° lorsque le pinceau passe par l’est, le sud et l’ouest.
1. Le système VOR, de l’expression anglo-saxonne Visual Omni Range, utilise un pinceau tournant émettant un signal constant, accompagné de l’émission d’un top lorsque le pinceau passe par le nord ; il suffit alors, pour avoir le relèvement de l’avion, de mesurer le temps qui s’écoule entre la réception du top et le moment où le pinceau passe par l’avion. Ce système à radiophares directionnels est parfois associé à un dispositif mesurant la distance de l’avion à la station, et dénommé DME (Distance Measuring Equipment). L’ensemble VOR-DME, qui permet de définir la position de l’avion en coordonnées polaires par rapport à la station, est un procédé de navigation largement utilisé. Le DME a pour principe l’émission, à bord de l’avion, d’une impulsion qui, lorsqu’elle est reçue par le radiophare, entraîne l’émission d’une impulsion de retour ; il n’y a alors qu’à mesurer à bord de l’avion le temps écoulé entre l’émission et la réception de ces impulsions successives. Les VOR-DME fonctionnent en ondes métriques (fréquence de l’ordre de 100 MHz) et ont des portées de 200 à 300 km.
2. Le système Tacan appartient à la même classe de systèmes de radionavigation, la différence fondamentale provenant de la mesure du gisement de la station au sol par la modulation en amplitude de la réponse de la station aux impulsions émises par l’avion ; ainsi, mesure de la distance et mesure du gisement sont étroitement associées. Le Tacan utilise 252 fréquences dans la bande de 960 à 1 215 MHz ; on compte actuellement 800 stations au sol satisfaisant les besoins civils et 1 800 stations réservées aux besoins militaires. Au cours des dernières années, un certain nombre de progrès ont été apportés au système Tacan. Tout d’abord, pour des applications tactiques, il peut être intéressant que l’appareillage au sol ait les dimensions les plus faibles possible. Le mode de fonctionnement inversé apporte une solution. La balise au sol comporte simplement un répondeur DME avec une antenne omnidirectionnelle non tournante ; l’antenne tournante est montée sur l’avion, où elle module en amplitude les réponses reçues du DME comme si elle était au sol. D’autre part, des antennes à rotation électronique tendent maintenant de plus en plus à remplacer les antennes à rotation mécanique, du fait, notamment, de leur moindre consommation d’énergie.

• Les systèmes de navigation hyperboliques
Ce sont les seuls procédés radioélectriques qui soient adaptés à la navigation à longue distance. Leur principe repose sur l’émission, par deux stations au sol, de signaux synchronisés ; l’avion mesure la différence de temps entre la réception des signaux. Le lieu des points pour lesquels cette différence de temps a une valeur déterminée est une hyperbole dont les foyers sont situés aux stations émettrices. La même mesure répétée avec une autre paire de stations émettrices (souvent, l’une des stations, dite station pilote, est commune aux deux paires) donne une seconde hyperbole dont l’intersection avec la première fournit le point cherché. Des cartes reproduisant le tracé de ces familles d’hyperboles facilitent le suivi de la navigation. Il existe quatre systèmes hyperboliques, se différenciant par la nature des signaux émis.
1. Le système Loran utilise des impulsions de courte durée sur ondes moyennes, c’est-à-dire de fréquence de l’ordre de 2 à 3 MHz. Les différentes stations se distinguent par la longueur d’onde des impulsions émises ; l’une des stations, dite station pilote, synchronise et déclenche les émissions des autres stations, qui sont appelées pour cette raison stations asservies. La portée du système Loran initial était limitée à quelques centaines de kilomètres, mais elle a été accrue considérablement avec le Loran C, qui utilise des ondes dans la gamme 90-100 kHz. En outre, le Loran C émet des impulsions groupées au lieu d’impulsions isolées, ce qui augmente la puissance moyenne rayonnée ; la portée peut ainsi dépasser 2 000 km, avec une précision de quelques kilomètres. L’équipement Loran peut comprendre un calculateur de conversion des coordonnées. Des progrès importants ont également été obtenus au cours des dernières années dans le domaine du poids de l’équipement aéroporté, qui est maintenant inférieur à 50 kg.
2. Le système Decca, dont les émetteurs fonctionnent sur des fréquences variant entre 70 et 130 kHz, utilise des ondes entretenues, ce qui permet de remplacer la mesure d’un intervalle de temps par la mesure d’une différence de phase. L’amplitude de l’onde émise par une station s’exprime par la formule A = A0 sin 2π N t. Elle varie entre + A0 et – A0, suivant les valeurs de la phase 2π N t. Pour deux stations situées à des distances différentes de l’avion, les phases des ondes reçues au même instant seront différentes, et la mesure de la différence de phase donnera la valeur de la différence des temps de parcours. Comme un même récepteur ne peut différencier deux ondes de même fréquence, les différentes stations d’une même chaîne émettent suivant des fréquences multiples d’une même fréquence fondamentale, et la mesure du déphasage par l’équipement de bord s’effectue après multiplication par des facteurs convenables. La précision du système Decca est excellente, de l’ordre du millième de la distance ; elle a permis l’accostage précis à 50 m près des navires alliés lors du débarquement de juin 1944.
3. Le système Dectra est directement dérivé du Decca ; il couvre actuellement l’Atlantique Nord et comporte deux couples de stations : (A, B) au Canada et (C, D) en Grande-Bretagne. On définit ainsi deux réseaux d’hyperboles est-ouest et ouest-est, dites lignes de route. De plus, les stations A et B définissent un troisième réseau orthogonal aux deux précédents, dont les hyperboles sont baptisées lignes de distance.
4. Le système Oméga, développé par l’US Navy, est un autre système à ondes entretenues, dont la portée est supérieure à 10 000 km. Il utilise des ondes à très basses fréquence, de 10 à 14 kHz, et peut servir aussi bien aux avions, aux navires et aux sous-marins jusqu’à des profondeurs modérées. Même aux portées maximales, l’erreur sur la détermination de la position est inférieure à 1 km.