BALISE DE DETRESSE COMPACTE L'invention concerne les balises de détresse qui servent à localiser, par l'intermédiaire d'une communication active avec un satellite et des moyens de localisation courte distance, la position d'un navire, d'un véhicule, d'un aéronef ou d'une personne en perdition dans un endroit désert et tout particulièrement sur la mer. Les explications seront données dans ce brevet à propos du système de repérage Cospas Sarsat mais l'invention est applicable en dehors de ce système. Cospas-Sarsat est un système de satellites conçu pour fournir des informations d'alerte et de localisation destinées à assister des opérations de recherches et de sauvetage. Le système Cospas-Sarsat est composé : - de radiobalises de détresse à usage aérien, maritime ou personnel, qui émettent des signaux en cas de détresse à deux fréquences différentes, l'une de 121,5 MHz et l'autre de 406 MHz, - d'instruments installés à bord de satellites en orbite géostationnaire et en orbite terrestre basse altitude ; ces instruments détectent les signaux émis par les radiobalises de détresse, - de stations terriennes de réception, qui reçoivent et traitent les signaux transmis sur la liaison descendante du satellite, pour générer les alertes de détresse ; - de centres de contrôle de mission qui reçoivent les alertes produites par les stations terriennes de réception et les envoient à un centre de coordination de sauvetage, ou à un point de contact approprié.The invention relates to distress beacons for locating, by means of active communication with a satellite and short-range locating means, the position of a ship, a vehicle, a vehicle, a vehicle, a vehicle an aircraft or a person in distress in a deserted place and especially on the sea. Explanations will be given in this patent about the tracking system Cospas Sarsat but the invention is applicable outside this system. Cospas-Sarsat is a satellite system designed to provide warning and location information to assist in search and rescue operations. The Cospas-Sarsat system consists of: - maritime, emergency or personal distress beacons, which transmit distress signals at two different frequencies, one of 121.5 MHz and the other of 406 MHz, - instruments installed aboard satellites in geostationary orbit and low-altitude terrestrial orbit; these instruments detect the signals transmitted by the distress beacons, - receiving earth stations, which receive and process the signals transmitted on the downlink of the satellite, to generate the distress alerts; - Mission Control Centers that receive alerts from receiving earth stations and send them to a Rescue Coordination Center or an appropriate point of contact.
Le système Cospas-Sarsat comprend deux types de satellites : - des satellites en orbite géostationnaire qui peuvent fournir des alertes presque immédiates dans la zone de couverture des satellites, - des satellites en orbite terrestre basse altitude dont les instruments permettent de calculer la position de la balise à partir de la mesure du décalage entre la fréquence émise par la balise et la fréquence reçue par le satellite, ce décalage étant dû à l'effet Doppler résultant du mouvement du satellite.The Cospas-Sarsat system comprises two types of satellites: - satellites in geostationary orbit that can provide almost immediate warnings in the satellite coverage area, - satellites in low-altitude Earth orbit whose instruments make it possible to calculate the position of the beacon from the measurement of the offset between the frequency transmitted by the beacon and the frequency received by the satellite, this shift being due to the Doppler effect resulting from the movement of the satellite.
On va décrire une balise de détresse à usage personnel selon l'état de la technique. Cette balise à alimentation autonome représentée figure 1 comprend un boîtier (non représenté sur cette figure) et une antenne 30. Une carte de circuit imprimé 10 et les piles 18 auxquelles elle est 5 connectée sont logées dans le boîtier. Sont montés sur la carte de Cl, différents composants permettant à la balise de fonctionner lorsqu'elle est activée, parmi lesquels : - Un synthétiseur de fréquence 12 apte à synthétiser lesdites fréquences qui comprend en particulier une boucle à verrouillage de phase 121 ( ou Phase Locked Loop en anglais). Ces fréquences sont synthétisées en particulier à partir d'un oscillateur de référence de type OCXO ou TCXO 13 apte à fournir une fréquence stable en température au synthétiseur de fréquence. Cet oscillateur 13 a également pour fonction de sélectionner la fréquence imposée par la norme Cospas-Sarsat en vigueur (il existe en effet pour la bande de fréquences de 406 MHz plusieurs canaux espacés de 3 kHz). Un micro contrôleur 11 qui a une fonction de séquenceur pour piloter les instants d'émission périodiques d'un signal de détresse et une fonction de contrôleur d'un composant du synthétiseur de fréquence notamment la boucle à verrouillage de phase 121. L'oscillateur de référence peut servir de signal d'horloge pour rythmer le séquenceur 11. Un circuit d'alimentation 17 relié aux piles 18 et à un convertisseur-élévateur 15. Le synthétiseur de fréquence 12 est relié en sortie à deux voies d'émission d'un signal de détresse, l'une à 406 MHz, une autre à 121,5 MHz. La première voie d'émission émet périodiquement un signal de détresse à 30 406 MHz, typiquement pendant environ 500 millisecondes toutes les 50 secondes selon la norme Cospas Sarsat. La deuxième voie d'émission émet périodiquement un signal de détresse à 121,5 MHz à des instants différents des instants d'émission à 406 MHz. 10 15 20 25 La première voie d'émission comprend un amplificateur 14a relié à un circuit d'adaptation 16 lui-même relié à une antenne 30 de type fouet demi-onde à 406 MHz. La deuxième voie d'émission comprend un autre amplificateur 14b relié au même circuit d'adaptation 16. La même antenne 30 est utilisée pour les deux fréquences, avec un gain de rayonnement différent selon la fréquence d'émission. Les applications usuelles des balises de détresse sont telles que la balise doit être alimentée par des piles autonomes et doit pouvoir fonctionner pendant une durée suffisante pour permettre la localisation en continu jusqu'à l'arrivée des secours. La norme Cospas Sarsat prévoit que l'émission d'un signal de détresse à 406 MHz doit durer au moins 24 heures et que l'émission d'un signal de détresse à 121,5 MHz doit durer au moins 48h.A distress beacon for personal use will be described according to the state of the art. This self-powered beacon shown in Figure 1 comprises a housing (not shown in this figure) and an antenna 30. A printed circuit board 10 and the batteries 18 to which it is connected are housed in the housing. Are mounted on the map of Cl, various components allowing the beacon to work when activated, among which: - A frequency synthesizer 12 capable of synthesizing said frequencies which comprises in particular a phase locked loop 121 (or Phase Locked Loop in English). These frequencies are synthesized in particular from a reference oscillator of the OCXO or TCXO type 13 capable of providing a temperature-stable frequency to the frequency synthesizer. This oscillator 13 also has the function of selecting the frequency imposed by the standard Cospas-Sarsat in force (there indeed exist for the frequency band of 406 MHz several channels spaced 3 kHz). A microcontroller 11 which has a sequencer function for controlling the periodic transmission instants of a distress signal and a controller function of a component of the frequency synthesizer, in particular the phase-locked loop 121. reference can serve as a clock signal for timing the sequencer 11. A power supply circuit 17 connected to the batteries 18 and to a converter-elevator 15. The frequency synthesizer 12 is connected at the output to two transmission channels of a distress signal, one at 406 MHz, another at 121.5 MHz. The first transmission channel periodically transmits a distress signal at 406 MHz, typically for about 500 milliseconds every 50 seconds according to the Cospas Sarsat standard. The second transmission channel periodically transmits a distress signal at 121.5 MHz at times different from the 406 MHz transmission times. The first transmission channel comprises an amplifier 14a connected to an adaptation circuit 16 which is itself connected to a 406 MHz half wave whip antenna 30. The second transmission channel comprises another amplifier 14b connected to the same matching circuit 16. The same antenna 30 is used for the two frequencies, with a radiation gain different according to the transmission frequency. The usual applications of distress beacons are such that the beacon must be powered by autonomous batteries and must be able to operate for a sufficient length of time to allow continuous localization until the emergency services arrive. The Cospas Sarsat standard provides that the transmission of a distress signal at 406 MHz must last at least 24 hours and that the transmission of a distress signal at 121.5 MHz must last at least 48 hours.
II existe actuellement une balise à usage personnel fonctionnant à 406 et 121,5 MHz ayant un encombrement de 35,5 mm x 149 mm x 56 mm ; l'antenne déployée mesure 32 cm, avec un gain de 2 à 3 dBi à 406 MHz et un gain inférieur à -10 dBi à 121,5 MHz. Cette balise comprend au moins 6 piles lithium CR123, 3 V (Dimensions : diamètre 17 mm, hauteur 34,5 mm) qui lui procurent l'autonomie requise par la norme. Cet encombrement est encore trop important pour que la balise puisse être intégrée dans n'importe quel équipement embarqué par l'utilisateur. Le but de l'invention est de miniaturiser la balise de détresse pour pouvoir l'intégrer dans n'importe quel équipement embarqué par l'utilisateur.There is currently a beacon for personal use operating at 406 and 121.5 MHz having a footprint of 35.5 mm x 149 mm x 56 mm; the deployed antenna measures 32 cm, with a gain of 2 to 3 dBi at 406 MHz and a gain of less than -10 dBi at 121.5 MHz. This tag includes at least 6 CR123 lithium batteries, 3 V (Dimensions: diameter 17 mm, height 34.5 mm) which provide the autonomy required by the standard. This congestion is still too important for the tag can be integrated into any equipment embedded by the user. The object of the invention is to miniaturize the distress beacon to be able to integrate it into any equipment embedded by the user.
Plus précisément l'invention a pour objet une balise de détresse à alimentation autonome qui comporte deux voies d'émission à une première et une deuxième fréquence et qui comprend une carte de circuit imprimé pourvue d'un micro contrôleur, et d'un synthétiseur de fréquence apte à synthétiser lesdites fréquences, ces deux composants étant communs aux deux voies d'émission et pourvue d'un amplificateur distinct par voie d'émission. Elle est principalement caractérisée en ce que chaque amplificateur est relié à une antenne hélicoïdale distincte par voie d'émission et en ce que les deux amplificateurs sont des amplificateurs de classe F et/ou F 1.More specifically, the subject of the invention is a self-powered distress beacon which comprises two transmission channels at a first and a second frequency and which comprises a printed circuit board provided with a microcontroller, and a synthesizer of frequency capable of synthesizing said frequencies, these two components being common to both transmission channels and provided with a separate amplifier by transmission. It is mainly characterized in that each amplifier is connected to a separate helical antenna by transmission and in that the two amplifiers are class F and / or F 1 amplifiers.
Cette technologie de balise permet ainsi de diminuer la consommation d'énergie, l'encombrement du boîtier et celui des antennes. De préférence, elle comprend sur la voie d'émission à 121,5 MHz, un adaptateur entre l'amplificateur et l'antenne.This beacon technology thus makes it possible to reduce the energy consumption, the size of the housing and that of the antennas. Preferably, it comprises on the transmission channel at 121.5 MHz, an adapter between the amplifier and the antenna.
Elle comprend avantageusement une batterie au lieu de piles. Les amplificateurs des deux voies d'émission sont par exemple de même classe. Selon un premier mode de réalisation préférentiel, la carte de circuit imprimé est disposée dans un boîtier relié à une poignée et les 10 antennes sont intégrées à cette poignée. Selon un deuxième mode de réalisation préférentiel, le boîtier est relié à un clapet pivotant et les antennes sont intégrées à ce clapet. Selon une variante de l'invention, le synthétiseur est apte à synthétiser une troisième fréquence et ce synthétiseur est en outre relié en 15 sortie à un troisième amplificateur de classe F ou F', lui-même relié en sortie à une troisième antenne hélicoïdale adaptée à cette troisième fréquence.It advantageously comprises a battery instead of batteries. The amplifiers of the two transmission channels are for example of the same class. According to a first preferred embodiment, the printed circuit board is arranged in a housing connected to a handle and the antennas are integrated in this handle. According to a second preferred embodiment, the housing is connected to a pivoting flap and the antennas are integrated in this flap. According to a variant of the invention, the synthesizer is able to synthesize a third frequency and this synthesizer is further connected in output to a third amplifier of class F or F ', itself connected at the output to a third adapted helical antenna at this third frequency.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, faite à titre d'exemple non 20 limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente schématiquement les principaux éléments d'une balise selon l'état de la technique, la figure 2 représente schématiquement les principaux éléments d'une balise selon l'invention, 25 la figure 3 représente schématiquement les principaux éléments d'un amplificateur, les figures 4 représentent principalement un schéma électrique du réseau d'adaptation de sortie d'un amplificateur de classe F (fig 4a) et celui d'un amplificateur de classe F-1 (fig 4b), 30 les figures 5 représentent schématiquement des exemples de réalisation d'une balise à poignée (fig 5a) et d'une balise à clapet (fig 5b). D'une figure à l'autre, les mêmes éléments sont repérés par les mêmes références.Other features and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows, given by way of nonlimiting example and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 schematically represents the main elements of a 2 shows schematically the main elements of a beacon according to the invention, FIG. 3 diagrammatically represents the main elements of an amplifier, FIGS. 4 mainly represent an electrical diagram of the network. the output adaptation of a class F amplifier (FIG. 4a) and that of a class F-1 amplifier (FIG. 4b), FIG. 5 diagrammatically show embodiments of a handle beacon (FIG. 5a) and a check valve (Fig. 5b). From one figure to another, the same elements are identified by the same references.
Pour diminuer l'encombrement et le poids de la balise, la carte électronique et l'antenne sont miniaturisées et le volume et le poids de l'alimentation électrique sont réduits. Comme dans l'exemple décrit en préambule, la balise à 5 alimentation autonome selon l'invention présentée figure 2, comprend une carte de circuit imprimé 10 sur laquelle on retrouve : un micro contrôleur 11 relié à une interface utilisateur 21, un synthétiseur de fréquence 12 qui comprend une boucle à verrouillage de phase 121 et un synthétiseur direct numérique 10 (ou Direct Digital Synthetiser en anglais) 122, qui a pour fonction de corriger la dérive en température, une référence de fréquence 13. Le synthétiseur est de préférence intégré dans une puce unique désignée Asic 12. Il est relié en sortie à des éléments distincts pour chaque 15 voie d'émission d'un signal de détresse, l'une à 406 MHz, une autre à 121,5 MHz et éventuellement à une troisième voie d'émission à 243 MHz. Selon l'invention, ces éléments distincts d'une voie d'émission à l'autre comprennent un amplificateur 14a, 14b et une antenne 30a, 30b. La voie d'émission à 406 MHz ne comprend pas d'adaptateur, tandis que celle à 20 121,5 MHz inclut de préférence un adaptateur 16b entre l'amplificateur 14b et l'antenne 30b, comme on le verra plus loin. Pour chacune des fréquences, la puissance rayonnée de l'antenne et la puissance de sortie de l'amplificateur sont déterminées, en l'occurrence par la norme Cospas-Sarsat. Pour la fréquence de 406 MHz par 25 exemple, la puissance de sortie de l'amplificateur Pout doit être dimensionnée de manière à avoir une puissance au niveau du connecteur antenne comprise entre 35 dBm et 39 dBm. Pour la fréquence de 121,5 MHz, la puissance isotrope rayonnée équivalente (PIRE) doit être comprise entre 14 dBm et 20 dBm pour une balise de détresse portable et pour la troisième 30 fréquence de 243 MHz, la puissance de sortie Poät doit être généralement de 20 dBm. On a vu aussi que pour diminuer l'encombrement et le poids de la balise, on souhaite réduire ceux de l'alimentation électrique ; ceci est possible si la consommation électrique de la balise et donc de la carte sont diminuées. Cela se traduit en particulier par une faible puissance de sortie du 35 synthétiseur de fréquence.To reduce the size and weight of the tag, the electronic card and antenna are miniaturized and the volume and weight of the power supply are reduced. As in the example described in the preamble, the autonomous power supply tag according to the invention shown in FIG. 2 comprises a printed circuit board 10 on which there is: a microcontroller 11 connected to a user interface 21, a frequency synthesizer 12 which comprises a phase locked loop 121 and a digital direct synthesizer (Direct Digital Synthetizer) 122, whose function is to correct the temperature drift, a frequency reference 13. The synthesizer is preferably integrated in a single chip designated Asic 12. It is connected at the output to separate elements for each transmission channel of a distress signal, one at 406 MHz, another at 121.5 MHz and possibly at a third channel emission at 243 MHz. According to the invention, these elements distinct from one transmission channel to the other comprise an amplifier 14a, 14b and an antenna 30a, 30b. The 406 MHz transmit channel does not include an adapter, while the 121.5 MHz one preferably includes an adapter 16b between the amplifier 14b and the antenna 30b, as will be seen later. For each of the frequencies, the radiated power of the antenna and the output power of the amplifier are determined, in this case by the Cospas-Sarsat standard. For the 406 MHz frequency, for example, the output power of the amplifier Pout must be sized to have a power at the antenna connector of between 35 dBm and 39 dBm. For the 121.5 MHz frequency, the equivalent isotropically radiated power (EIRP) shall be between 14 dBm and 20 dBm for a portable distress beacon and for the third frequency of 243 MHz the Poät output power shall be generally 20 dBm. We have also seen that to reduce the size and weight of the tag, it is desired to reduce those of the power supply; this is possible if the power consumption of the beacon and therefore the card are decreased. This results in particular in a low power output of the frequency synthesizer.
Pour atteindre à l'entrée de l'antenne 30a ou 30b la puissance Pont spécifiée (même s'il s'agit de la puissance minimale de 35 dBm), à partir d'une faible puissance d'entrée de l'amplificateur, en l'occurrence la puissance de sortie du synthétiseur 12 et pour minimiser la consommation, on utilise donc un amplificateur 14 (a ou b) à haut rendement. Et pour minimiser la puissance de sortie de l'amplificateur, on utilise une antenne 30 (a ou b) à efficacité maximale. La consommation des amplificateurs de puissance a également un impact direct sur la taille des piles qui alimentent la carte électronique de la balise de détresse. On utilise donc des amplificateurs de classe de fonctionnement F et/ou F-1 car cette structure présente l'avantage de pouvoir atteindre des rendements de l'ordre de 70% pour minimiser la consommation. L'amplificateur 14 (a ou b) comprend un transistor 141 relié en entrée à un réseau d'adaptation d'entrée 142 et en sortie à un réseau d'adaptation de sortie 143 comme on le voit figure 3. Le réseau d'adaptation d'entrée 142 est relié au synthétiseur de fréquence 12, symbolisé par un générateur et une impédance de 50 Ohms ; le réseau d'adaptation de sortie 143 est relié à l'antenne (30a) ou à l'adaptateur (16b). Ces éléments ont été conçus selon les caractéristiques suivantes. L'étage d'adaptation de sortie d'un amplificateur 14 (a ou b) de classe F, détaillé figure 4a présente un court-circuit pour les harmoniques paires H2n (comportant un condensateur en série avec une inductance), et un circuit ouvert pour les harmoniques impaires H2n+1 (comportant un condensateur en parallèle avec une inductance), la valeur de n se limite généralement à 1 afin de limiter la complexité du réseau de sortie. Le courant de drain Id(t) a la forme d'une demi-sinusoïde et la tension de drain Vd(t), celle d'un signal carré. De plus, le courant et la tension de drain sont déphasés de façon à ce que Vd(t) x Id(t) = 0.To achieve at the input of the antenna 30a or 30b the specified bridge power (even if it is the minimum power of 35 dBm), from a low power input of the amplifier, in the occurrence of the output power of the synthesizer 12 and to minimize consumption, so we use a amplifier 14 (a or b) in high efficiency. And to minimize the output power of the amplifier, an antenna 30 (a or b) at maximum efficiency is used. Power amplifier consumption also has a direct impact on the size of the batteries that power the distress beacon electronics board. Therefore, amplifiers of operating class F and / or F-1 are used because this structure has the advantage of being able to achieve efficiencies of the order of 70% in order to minimize consumption. The amplifier 14 (a or b) comprises a transistor 141 connected as input to an input matching network 142 and as output to an output matching network 143 as shown in FIG. 3. The adaptation network input 142 is connected to the frequency synthesizer 12, symbolized by a generator and an impedance of 50 Ohms; the output matching network 143 is connected to the antenna (30a) or the adapter (16b). These elements have been designed according to the following characteristics. The output matching stage of a class F amplifier 14 (a or b) detailed in FIG. 4a shows a short circuit for the pair harmonics H2n (having a capacitor in series with an inductor), and an open circuit for the odd harmonics H2n + 1 (having a capacitor in parallel with an inductance), the value of n is generally limited to 1 in order to limit the complexity of the output network. The drain current Id (t) is in the form of a half-sine wave and the drain voltage Vd (t) is that of a square wave. In addition, the current and the drain voltage are out of phase so that Vd (t) x Id (t) = 0.
Pour les amplificateurs de classe F-1, l'étage d'adaptation de sortie détaillé figure 4b présente un circuit ouvert pour les harmoniques paires H2n (comportant un condensateur en parallèle avec une inductance) et un court-circuit pour les harmoniques impaires H2n+1 (comportant un condensateur en série avec une inductance). Le courant de drain Id(t) a la forme d'un signal carré et la tension de drain Vd(t), celle d'une demi-sinusoïde. De même que pour l'amplificateur de classe F, le courant et la tension de drain sont déphasés de façon à ce que Vd(t) x Id(t) = O. La zone de fonctionnement optimal du transistor aux fréquences envisagées, est calculée ; les réseaux d'adaptation d'entrée et de sortie sont 5 définis en fonction de cette zone de fonctionnement. De cette façon on obtient des amplificateurs avec des rendements de l'ordre de 70%. Un tel amplificateur permet par exemple pour la fréquence de 406 MHz d'atteindre une puissance de sortie de la balise de 35 dBm. De même l'amplificateur de la voie d'émission à 121,5 MHz permet d'atteindre 10 une puissance de sortie de 14 dBm. On peut utiliser un amplificateur de classe F ou de classe F 1 sur chacune des voies, ou un amplificateur de classe F sur l'une des voies, et un amplificateur de classe F 1 sur l'autre. On obtient ainsi une carte de circuit imprimé à consommation réduite. On peut alors avantageusement remplacer les piles par une batterie 15 18' montrée figure 2. On peut éventuellement ajouter sur la carte un convertisseur 15 continu-continu élévateur de tension relié à chaque composant de la carte, qui a pour fonction de compenser la baisse de tension de la batterie. La nouvelle carte de circuit imprimé permet ainsi de diminuer : 20 la consommation d'énergie de la balise de 30% et ainsi de diminuer le poids et la taille de la batterie, l'encombrement du boîtier de 80%. Afin d'obtenir des puissances de sortie des amplificateurs minimales, on utilise des antennes 30a, 30b à rendement optimal. Dans un 25 souci de réduction de l'encombrement global de la balise, ces antennes sont des antennes hélicoïdales ce qui permet de réduire leur taille par rapport à une antenne demi-onde tout en conservant des caractéristiques radioélectriques similaires. En effet, à la fréquence F de 406 MHz (soit À = c/F= 74 cm), l'antenne demi-onde a une longueur d'environ 35 cm alors que 30 l'antenne hélicoïdale a une longueur d'environ 10 cm. Cette longueur est obtenue de la façon suivante. L'antenne hélicoïdale a un diamètre d'environ 6 mm et elle est constituée de 27 spires jointives réalisées avec un fil de cuivre d'environ 0.5 mm de diamètre. L'antenne hélicoïdale 30a à 406 MHz a typiquement un gain de - 35 2dBi.For class F-1 amplifiers, the detailed output adaptation stage 4b shows an open circuit for the even harmonics H2n (having a capacitor in parallel with an inductor) and a short circuit for the odd harmonics H2n + 1 (having a capacitor in series with an inductor). The drain current Id (t) has the form of a square signal and the drain voltage Vd (t) is that of a half-sinusoid. As for the class F amplifier, the current and the drain voltage are out of phase so that Vd (t) x Id (t) = 0. The optimum operating zone of the transistor at the frequencies envisaged is calculated ; the input and output matching networks are defined according to this operating area. In this way we obtain amplifiers with efficiencies of the order of 70%. Such an amplifier makes it possible, for example, for the frequency of 406 MHz to reach an output power of the beacon of 35 dBm. Similarly, the amplifier of the 121.5 MHz transmit channel achieves an output power of 14 dBm. A class F or class F 1 amplifier can be used on each of the channels, or a class F amplifier on one of the channels, and a Class F 1 amplifier on the other. A printed circuit board with reduced consumption is thus obtained. The batteries can then advantageously be replaced by a battery 18 'shown in FIG. 2. A voltage-boosting DC-DC converter connected to each component of the card can be added to the card, whose function is to compensate for the drop in voltage. battery voltage. The new printed circuit board thus makes it possible to decrease: the energy consumption of the beacon by 30% and thus to reduce the weight and the size of the battery, the encumbrance of the housing by 80%. In order to obtain output powers of the minimum amplifiers, antennas 30a, 30b with optimum efficiency are used. In an effort to reduce the overall size of the beacon, these antennas are helical antennas which reduces their size relative to a half-wave antenna while retaining similar radio characteristics. Indeed, at the frequency F of 406 MHz (ie λ = c / F = 74 cm), the half-wave antenna has a length of about 35 cm whereas the helical antenna has a length of about 10 cm. cm. This length is obtained as follows. The helical antenna has a diameter of about 6 mm and consists of 27 contiguous turns made with a copper wire about 0.5 mm in diameter. Helical antenna 30a at 406 MHz typically has a gain of -2 dBi.
L'antenne hélicoïdale de la voie d'émission à une fréquence inférieure 30b par exemple 121,5 MHz, a également une longueur d'environ 10 cm. Elle a un diamètre d'environ 6 mm et elle est constituée de 116 spires jointives réalisées avec un fil de cuivre d'environ 0.5 mm de diamètre. Elle est très sélective et est donc de préférence associée à un circuit d'adaptation 16b de type LC qui permet d'élargir la bande passante de l'antenne et ainsi d'être moins sensible à l'environnement. L'antenne hélicoïdale à 121,5 MHz a typiquement un gain de -4dBi. Le rayonnement de ces antennes 30a, 30b est sensiblement 10 omnidirectionnel. Pour des raisons pratiques, ces antennes sont avantageusement rigides. Selon un premier mode de réalisation d'une balise 100 bifréquence, décrite en relation avec la figure 5a, le boîtier 20 sur lequel sont 15 représentés une interface utilisateur 21, a la forme d'un parallélépipède rectangle de dimensions L x I x e. II est muni d'une poignée 40 pivotante en U qui en position de rangement, l'entoure sur 3 côtés au niveau de l'épaisseur e, et dans laquelle sont intégrées les antennes 30a et 30b. Elles sont par exemple moulées dans la poignée. Les antennes 30a et 30b sont 20 situées de chaque côté du boîtier 20 et sont reliées mécaniquement par le petit côté de la poignée 40 de manière à se déployer en même temps. En position de fonctionnement de la balise, les antennes (et donc la poignée) sont par exemple orientées à environ 135° par rapport aux faces Lx I du boîtier. Une telle balise a été réalisée avec un boîtier de longueur L égale à 25 100 mm, et des antennes de même longueur L ; un boîtier de longueur L égale à 55 mm a également été réalisé. Selon un deuxième mode de réalisation montré figure 5b, les antennes hélicoïdales 30a et 30b sont comme précédemment situées de chaque côté du boîtier 20 formant ainsi les bords d'un clapet 50 pivotant qui 30 fermé, recouvre une face L x I du boîtier. De même que dans le mode de réalisation précédent, les deux antennes 30a et 30b se déploient en même temps. Selon un troisième mode de réalisation, les antennes hélicoïdales sont intégrées dans un même bras pivotant qui en position de rangement est 35 situé le long d'un côté L du boîtier. Ce bras présente une partie de longueur fixe et une partie extensible qui permet d'étirer l'antenne. L'antenne hélicoïdale déployée a une longueur totale de 20cm. Un circuit bouchon (de type inductance et capacité en parallèles) est placé judicieusement entre le brin inférieur d'une longueur de 10 cm et le brin supérieur d'une longueur de 10 cm. A 406 MHz, seul le brin inférieur est actif tandis qu'à 121.5MHz, les brins inférieur et supérieur sont actifs. Avant d'être déployé le brin supérieur de l'antenne est logé dans le brin inférieur. Selon un autre mode de réalisation de la balise, les 2 antennes ne sont pas solidaires l'une de l'autre comme dans les cas précédents. Elles sont par exemple fixées sur le côté du boîtier de part et d'autre de celui-ci et peuvent être déployées indépendamment l'une de l'autre. Une balise selon l'invention a été réalisée avec un boîtier de dimensions 100 mm x 35 mm x 25 mm incluant une batterie de trois piles de type CR123A (diamètre 1.7 cm, hauteur 3.5 cm).15The helical antenna of the transmission channel at a lower frequency 30b, for example 121.5 MHz, also has a length of about 10 cm. It has a diameter of about 6 mm and consists of 116 contiguous turns made with a copper wire about 0.5 mm in diameter. It is very selective and is therefore preferably associated with an LC type matching circuit 16b which makes it possible to widen the bandwidth of the antenna and thus to be less sensitive to the environment. The helical antenna at 121.5 MHz typically has a gain of -4dBi. The radiation of these antennas 30a, 30b is substantially omnidirectional. For practical reasons, these antennas are advantageously rigid. According to a first embodiment of a beacon 100 frequency, described in connection with Figure 5a, the housing 20 on which are represented a user interface 21, has the shape of a rectangular parallelepiped of dimensions L x I x e. It is provided with a pivoting U-shaped handle 40 which, in the storage position, surrounds it on 3 sides at the level of the thickness e, and in which the antennas 30a and 30b are integrated. They are for example molded in the handle. The antennas 30a and 30b are located on each side of the housing 20 and are mechanically connected by the short side of the handle 40 so as to deploy at the same time. In the operating position of the beacon, the antennas (and therefore the handle) are for example oriented at approximately 135 ° with respect to the faces Lx I of the housing. Such a beacon was made with a housing length L equal to 100 mm, and antennas of the same length L; a housing of length L equal to 55 mm has also been realized. According to a second embodiment shown in FIG. 5b, the helical antennas 30a and 30b are as previously located on each side of the casing 20 thus forming the edges of a closed pivoting valve 50 which covers an L x I face of the casing. As in the previous embodiment, the two antennas 30a and 30b are deployed at the same time. According to a third embodiment, the helical antennas are integrated in the same pivoting arm which in the storage position is located along a side L of the housing. This arm has a fixed length portion and an expandable portion that extends the antenna. The helical antenna deployed has a total length of 20cm. A plug circuit (inductance type and capacitance in parallel) is judiciously placed between the lower strand with a length of 10 cm and the upper strand with a length of 10 cm. At 406 MHz, only the lower strand is active while at 121.5 MHz, the lower and upper strands are active. Before being deployed the upper strand of the antenna is housed in the lower strand. According to another embodiment of the beacon, the 2 antennas are not integral with each other as in the previous cases. They are for example fixed on the side of the housing on either side thereof and can be deployed independently of one another. A beacon according to the invention was made with a housing of dimensions 100 mm x 35 mm x 25 mm including a battery of three CR123A type batteries (diameter 1.7 cm, height 3.5 cm).
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| FR0803055AFR2931949A1 (en) | 2008-06-03 | 2008-06-03 | Autonomous radio beacon for locating position of e.g. ship, has transmission paths comprising printed circuit board provided with microcontroller and frequency synthesizer, and amplifiers respectively connected to helical antennas by paths |
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