L'invention a pour objet un dispositif antibrouillage permettant laThe subject of the invention is an anti-jamming device enabling the
détection, l'identification et la localisation de brouilleurs. Les systèmes de télécommunications militaires par liaisons hertziennes sont particulièrement vulnérables au brouillage adverse. Un des aspects de la lutte contre ce brouillage nécessite la connaissance des caractéristiques du signal de brouillage émis, ainsi que la position géographique des différents brouilleurs de façon à permettre l'identification et la destruction physique éventuelle de ces brouilleurs. Dans le domaine des hyperfréquences, la détection et la localisation des brouilleurs sont effectuées au moyen d'antennes directives dont le faisceau peut être orienté mécaniquement ou électroniquement. Cette dernière solution paraît la mieux appropriée compte tenu du gain de temps considérable qu'elle autorise par rapport aux solutions mécaniques. Cependant les dispositifs utilisés dans les antennes à balayage électronique pour le réglage de la polarisation horizontale, verticale, croisée, circulaire, gauche ou droite de l'onde, selon qu'elle est émise ou reçue sont particulièrement complexes. Habituellement on fait varier la polarisation de l'onde rayonnée par l'antenne en décomposant le vecteur champ en deux composantes orthogonales au niveau de chaque source élémentaire de l'antenne et l'on déphase l'une des composantes par rapport à l'autre d'un angle variant entre 0 et 270 . Un tel dispositif nécessite autant de déphaseurs à commande électronique qu'il y a de source élémentaire. Une telle complexité conduit à des coûts de réalisation très importants et à une mise en oeuvre délicate de l'ensemble. L'invention a pour objet de résoudre ces difficultés en utilisant notamment un dispositif de commutation de la polarisation beaucoup moins complexe et moins coûteux que les systèmes classiques. detection, identification and location of jammers. Military telecommunication systems over microwave links are particularly vulnerable to adverse interference. One of the aspects of the fight against this interference requires knowledge of the characteristics of the emitted interference signal, as well as the geographical position of the different jammers so as to allow the identification and the eventual physical destruction of these jammers. In the microwave domain, the detection and location of jammers is done by means of directional antennas whose beam can be oriented mechanically or electronically. This last solution seems the most appropriate given the considerable time saving it allows compared to mechanical solutions. However, the devices used in electronic scanning antennas for adjusting the horizontal, vertical, cross, circular, left or right polarization of the wave, depending on whether it is transmitted or received, are particularly complex. Usually the polarization of the radiated wave is varied by the antenna by decomposing the field vector into two orthogonal components at each elemental source of the antenna and one of the components is shifted relative to the other an angle between 0 and 270. Such a device requires as many electronically controlled phase shifters as there is elementary source. Such complexity leads to very high realization costs and to a delicate implementation of the whole. The object of the invention is to solve these difficulties by using in particular a polarization switching device that is much less complex and less expensive than conventional systems.
2903195 2 A cet effet, le dispositif antibrouillage conforme à l'invention se caractérise en ce que : - il utilise une antenne constituée de sources élémentaires groupées, pour une première moitié, d'un côté 5 d'un plan médian de l'antenne en éléments rayonnant un vecteur champ dirigé selon une direction donnée, et pour une seconde moitié, de l'autre côté du plan médian de l'antenne en éléments rayonnant un vecteur champ dirigé selon une seconde direction non parallèle à la première direction 10 donnée, - les deux groupes d'éléments rayonnants formant deux demi-réseaux de l'antenne sont connectés au moyen d'un dispositif déphaseur permettant le déphasage d'un demi-réseau par rapport à l'autre d'un angle déterminé, 15 - et l'antenne comporte un dispositif de commande qui permet de choisir l'angle de déphasage à la valeur requise pour identifier le brouilleur dans la voie correspondant à la polarisation du brouilleur, horizontale, verticale, circulaire droite, circulaire gauche ou de toute 20 orientation quelconque. Avantageusement et selon une réalisation préférentielle, le vecteur champ du second demi-réseau de l'antenne est dirigé selon une direction orthogonale à la direction du vecteur champ du premier demi-réseau de 25 l'antenne. Et de façon préférentielle, l'angle de déphasage introduit pour la commutation de la polarisation est choisi égal à 0 , 90 , 180 ou 270 . Dans une réalisation préférentielle, les deux 30 demi-réseaux sont connectés au moyen d'un té magique relié en série avec un déphaseur électronique. Selon une autre caractéristique avantageuse de la construction de l'antenne, les sources élémentaires sont des fentes rayonnantes, orientées entre elles à 90 d'un demi- 35 réseau à l'autre. Si le brouilleur à détecter se trouve dans une 2903195 3 direction donnée, ce qui est le cas notamment d'une liaison hertzienne directionnelle, l'antenne est une antenne plate. Si au contraire le brouilleur peut être localisé dans toute direction quelconque en gisement, alors la surface rayonnante 5 de l'antenne est organisée sous la forme d'un cylindre constitué de lamelles formant les canaux élémentaires rayonnant dans une direction de l'espace. Si la détection doit intéresser l'ensemble de l'espace, par exemple pour le cas d'un satellite 10 d'observation, alors l'antenne peut comporter trois tels cylindres disposés orthogonalement les uns aux autres, permettant le traitement du volume entier de l'espace à partir de ce point. L'invention, sa mise en oeuvre et ses avantages 15 apparaîtront plus clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre schématiquement une antenne plate constituée selon l'invention, 20 - la figure 2 montre à plus grande échelle une fente élémentaire d'un canal de l'antenne, - la figure 3 montre schématiquement l'association de deux fentes orthogonales permettant selon le principe de l'invention de polariser l'onde émise selon toute 25 direction souhaitée par l'introduction d'un déphasage de 0 , 90 , 180 ou 270 , déphasage appliqué à l'ensemble d'un demi réseau de l'antenne ou de chacun de ses canaux, la figure 4 montre une antenne avec son système électronique de déphasage et se présentant sous la forme d'un 30 cylindre composé de plusieurs canaux élémentaires disposés comme sur la figure 1 mais selon un cylindre circulaire et non selon un plan, et permettant le traitement de l'espace en gisement sur un angle de 360 , - la figure 5 montre schématiquement le principe 35 d'un système permettant le traitement du volume entier de l'espace par association de trois cylindres à commande 2903195 4 électronique similaire à celui de la figure 4. En se référant tout d'abord à la figure 1, on a illustré le cas d'une antenne plate repérée dans son ensemble 10 constituée dans l'exemple illustré de 24 canaux identiques 5 juxtaposés tels que référencés 11, 12, 13, 14. L'antenne et chaque canal qui la compose sont symétriques par rapport à un plan médian 15. Dans l'exemple illustré, chaque canal est constitué d'une source élémentaire d'éléments rayonnants formés de fentes tels que référencées 16 pour la partie 10 supérieure que l'on dénommera premier demi-réseau de l'antenne, et de fentes 17 formant éléments rayonnants pour la partie inférieure que l'on dénommera second demi-réseau de l'antenne. On observe sur la figure 1 que les fentes 16, 17 sont disposées orthogonalement les unes par rapport aux 15 autres ; de façon plus précise toutes les fentes 16 sont parallèles à une première direction donnée (sensiblement à 45 par rapport au plan médian 15) tandis que les fentes 17 sont orientées orthogonalement (donc également à 45 mais dans l'autre sens par rapport au plan médian 15) par rapport 20 aux fentes 16. A la figure 2 on a montré à plus grande échelle une fente 16 d'un canal 14. En se reférant à la figure 3, on va maintenant expliquer le principe de fonctionnement du système.To this end, the anti-jamming device according to the invention is characterized in that: it uses an antenna consisting of grouped elementary sources, for a first half, on one side of a median plane of the antenna; in elements radiating a vector field directed in a given direction, and for a second half, on the other side of the median plane of the antenna elements radiating a vector field directed in a second direction not parallel to the first direction 10 given, the two groups of radiating elements forming two half-gratings of the antenna are connected by means of a phase-shifting device allowing the phase shift of one half-array with respect to the other by a determined angle, and the antenna comprises a control device which makes it possible to choose the angle of phase shift to the value required to identify the jammer in the path corresponding to the polarization of the jammer, horizontal, vertical, circula right, left circular or any orientation. Advantageously and according to a preferred embodiment, the field vector of the second half-array of the antenna is directed in a direction orthogonal to the direction of the field vector of the first half-array of the antenna. And preferably, the phase shift angle introduced for the switching of the polarization is chosen equal to 0, 90, 180 or 270. In a preferred embodiment, the two half-arrays are connected by means of a magic tee connected in series with an electronic phase-shifter. According to another advantageous characteristic of the construction of the antenna, the elementary sources are radiating slots, oriented to each other at 90 from one half-grating to the other. If the jammer to be detected is in a given direction, which is particularly the case of a directional microwave link, the antenna is a flat antenna. If, on the other hand, the jammer can be located in any direction in any direction, then the radiating surface 5 of the antenna is organized in the form of a cylinder constituted by lamellae forming the elementary channels radiating in a direction of space. If the detection must concern the whole of the space, for example in the case of an observation satellite, then the antenna may comprise three such cylinders arranged orthogonally to each other, allowing the treatment of the entire volume of the space from this point. The invention, its implementation and its advantages will appear more clearly with the aid of the following description given with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 schematically shows a flat antenna constituted according to the invention, FIG. 2 shows on a larger scale an elementary slit of a channel of the antenna; FIG. 3 schematically shows the association of two orthogonal slits which, according to the principle of the invention, make it possible to polarize the transmitted wave according to any Desired direction by the introduction of a phase shift of 0, 90, 180 or 270, phase shift applied to the whole of a half network of the antenna or each of its channels, Figure 4 shows an antenna with its electronic phase shift system and being in the form of a cylinder composed of several elementary channels arranged as in Figure 1 but in a circular cylinder and not in a plane, and allowing the treatment of es FIG. 5 schematically shows the principle of a system for processing the entire volume of the space by association of three electronically controlled cylinders similar to that of FIG. 4. Referring firstly to Figure 1, there is illustrated the case of a flat antenna identified as a whole 10 constituted in the illustrated example of 24 identical channels 5 juxtaposed as referenced 11, 12, 13, 14. The antenna and each channel that composes it are symmetrical with respect to a median plane 15. In the illustrated example, each channel consists of an elementary source of radiating elements formed of slots as referenced 16 for the upper part. which will be called the first half-array of the antenna, and slots 17 forming radiating elements for the lower part which will be called the second half-array of the antenna. FIG. 1 shows that the slots 16, 17 are orthogonally arranged with respect to one another; more precisely all the slots 16 are parallel to a given first direction (substantially 45 relative to the median plane 15) while the slots 17 are oriented orthogonally (thus also to 45 but in the other direction relative to the median plane 15) with respect to the slots 16. In FIG. 2, a slot 16 of a channel 14 has been shown on a larger scale. Referring to FIG. 3, the principle of operation of the system will now be explained.
25 Les deux fentes 16 et 17 orientées orthogonalement l'une par rapport à l'autre et excitées de la même façon engendrent chacune un vecteur champ que l'on a référencé respectivement V1 pour la fente 16 et V2 pour la fente 17. En supposant que l'on n'a pas appliqué de déphasage 30 au vecteur champ V du second demi-réseau par rapport au vecteur Vi du premier demi-réseau, les vecteurs V1 et V2 se décomposent comme indiqué à la figure 3 en leurs composantes respectivement horizontales VH, et VH2 et en leurs composantes verticales VZ1 et Z2. Et l'on note que les 35 composantes verticales -Z1 et VZ2 sont dans le même sens tandis que les composante horizontales VH1 et VH2 sont en 2903195 sens opposé. Le canal d'une telle antenne rayonne donc pour un déphasage nul entre les vecteurs V1 et V2, un signal "différence" 11 en polarisation horizontale et un vecteur 5 "somme" E en polarisation verticale. De la même façon, si l'on applique par la commande classique de l'antenne (non représentée) au demi-réseau inférieur de l'antenne un déphasage de 180 , on va faire tourner le vecteur V2 d'autant et les vecteurs des deux 10 demi-réseaux s'additionneront (voie "somme") pour la polarisation horizontale et se retrancheront (voie "différence") pour la polarisation verticale. De la même manière comme il est bien connu, si l'on applique au vecteur V2 un déphasage de + 90 , on 15 obtiendra une addition des vecteurs pour la polarisation circulaire gauche et une soustraction pour la polarisation circulaire droite, tandis qu'un déphasage de - 90 (ou de 270 ) entraînera l'addition des vecteurs pour la polarisation circulaire droite et leur soustraction pour la polarisation 20 circulaire gauche. Ce qui vient d'être dit ci-dessus est résumé dans le tableau ci-après : POLARISATION HORIZONTALE VERTICALE CIRCULAIRE CIRCULAIRE DEPHASAGE DROITE GAUCHE 0 Q ~- -- ù + 90 --• -- _._. -90 (ou 370 ) 180 On comprend que de la sorte, il est possible par 35 un simple déphasage du demi-réseau des fentes inférieures par rapport au demi-réseau des fentes supérieures, convenablement 5 25 30 2903195 6 choisi entre 0 , 90 , 180 ou 370 , d'obtenir une polarisation du faisceau de l'antenne horizontale (déphasage 0 ), verticale (déphasage 180 ), circulaire droite (déphasage 370 ) ou circulaire gauche (déphasage 90 ). Dans le cas 5 particulier où le brouilleur se trouverait dans une polarisation tournée exactement à + 45 ou - 45 , alors le traitement du brouilleur se ferait par le demi-réseau de l'antenne dont le vecteur champ rayonne parallèlement à cette direction, l'autre demi-réseau orthogonal n'ayant pas 10 d'action. En se référant à la figure 4, au lieu d'une antenne plate, les vingt quatre canaux élémentaires de l'antenne ont été déroulés comme les vingt quatre lamelles d'un cylindre orientées à 15 les unes par rapport aux 15 autres. En réalisant une commutation successive de chacune des lamelles, il est ainsi possible de traiter au moyen de chaque canal élémentaire, sur un angle d'ouverture de 15 , chaque direction en gisement de l'espace autour de l'axe 20 du cylindre 21. La connexion des deux demi-réseaux 20 respectivement 21a, 21b se fait au moyen d'un té magique 22 et d'un déphaseur électronique 23, 0 , 90 , 180 , 370 . En 24, on a indiqué la sortie vers le récepteur permettant le traitement du signal reçu. Comme à la figure 1, le demi-cylindre supérieur est constitué de demi-canaux identiques 25 comportant des fentes 16 orientées à 45 dans une direction, tandis que le demi-cylindre inférieur est constitué de demi-canaux identiques comportant des fentes 17 orientées orthogonalement par rapport aux fentes 16 du même canal, et ceci de part et d'autre du plan médian 15 du cylindre.The two slots 16 and 17 orientated orthogonally with respect to each other and excited in the same way each generate a field vector which is referenced respectively V1 for the slot 16 and V2 for the slot 17. Assuming that no phase shift has been applied to the vector field V of the second half-array with respect to the vector Vi of the first half-array, the vectors V1 and V2 are decomposed as shown in FIG. 3 into their respectively horizontal components VH, and VH2 and in their vertical components VZ1 and Z2. And it is noted that the vertical components -Z1 and VZ2 are in the same direction while the horizontal components VH1 and VH2 are in the opposite direction. The channel of such an antenna thus radiates for a zero phase shift between the vectors V1 and V2, a signal "difference" 11 in horizontal polarization and a vector 5 "sum" E in vertical polarization. In the same way, if the conventional control of the antenna (not shown) is applied to the lower half-array of the antenna a phase shift of 180, the V2 vector will be rotated by the same amount and the vectors of the two half-arrays will add up ("sum" channel) for horizontal polarization and will subtract ("difference" channel) for vertical polarization. In the same way, as is well known, if vector V2 is applied with a phase shift of +90, vector addition for left circular polarization and subtraction for right circular polarization will be obtained, while phase shift will be obtained. of 90 (or 270) will result in the addition of the vectors for the right circular polarization and their subtraction for the left circular polarization. What has just been said above is summarized in the following table: HORIZONTAL VERTICAL CIRCULAR CIRCULAR CIRCULAR PHASE LEFT RIGHT 0 Q ~ - - ù + 90 - • - _._. It will be understood that in this way it is possible by a simple phase shift of the half-grating of the lower slots with respect to the half-grating of the upper slots, suitably selected from 0, 90 , 180 or 370, to obtain a beam polarization of the horizontal antenna (phase shift 0), vertical (phase shift 180), right circular (phase shift 370) or left circular (phase shift 90). In the particular case where the jammer would be in a polarization turned exactly at +45 or -45, then the scrambler processing would be done by the half-array of the antenna whose vector field radiates parallel to this direction, the another orthogonal half-network having no action. Referring to FIG. 4, instead of a flat antenna, the twenty-four elementary channels of the antenna were unwound like the twenty-four lamellae of a cylinder oriented relative to one another. By performing a successive switching of each of the lamellae, it is thus possible to treat by means of each elementary channel, on an opening angle of 15, each direction in bearing of the space around the axis 20 of the cylinder 21. The connection of the two half-networks 21a, 21b respectively is done by means of a magic tee 22 and an electronic phase shifter 23, 0, 90, 180, 370. At 24, the output to the receiver for processing the received signal has been indicated. As in FIG. 1, the upper half-cylinder consists of identical half-channels 25 having slits 16 oriented at 45 in one direction, while the lower half-cylinder consists of identical half-channels having orthogonally oriented slits 17 relative to the slots 16 of the same channel, and this on both sides of the median plane 15 of the cylinder.
30 Dans une réalisation pour le traitement d'une fréquence de 3GHz, les fentes peuvent avoir une dimension de l'ordre de 50 millimètres en longueur et 6 millimètres en largeur, l'antenne plate de la figure 1 ayant 170 centimètres de large et 85 centimètres de hauteur. Pour la réalisation 35 d'un cylindre tel que celui de la figure 4, on trouvera donc une hauteur du cylindre de 85 centimètres et un périmètre de 2903195 7 170 centimètres. Si seulement une partie de l'espace doit être traitée, par exemple sur 180 seulement, alors le dispositif peut être limité à une partie seulement de cylindre.In an embodiment for processing a frequency of 3GHz, the slots may have a size of the order of 50 millimeters in length and 6 millimeters in width, the flat antenna of Figure 1 being 170 centimeters wide and 85 millimeters wide. centimeters in height. For the realization of a cylinder such as that of Figure 4, we will find a cylinder height of 85 centimeters and a perimeter of 2903195 7 170 centimeters. If only a portion of the space is to be processed, for example, on only 180, then the device can be limited to only a portion of the cylinder.
5 Tandis que le dispositif de la figure 4 permet le traitement de l'espace horizontal en gisement sur 360 , si l'on associe trois tels demi- cylindres orthogonaux tels que référencés 26, 27, 28 à la figure 5, alors on constate qu'il est possible de traiter le volume total de l'espace ; une 10 telle construction pouvant être avantageusement utilisée par exemple pour équiper un satellite d'observation. On notera que, au moyen de l'invention, il est possible en faisant varier le déphasage de l'un des demi-réseaux par rapport à l'autre de l'antenne, de connaître 15 immédiatement la polarisation du brouilleur, cette polarisation étant connue à partir de la connaissance de l'angle de déphasage qui correspond à la réception maximale du signal de brouillage. Quant à la localisation par gisement, si l'on utilise un dispositif du type illustré de 20 la figure 4, il est immédiatement donné par la position du canal élémentaire pour lequel le signal de brouillage est également reçu à son maximum. Le dispositif permet donc de connaître très facilement, précisément et rapidement la position et l'identification de polarisation d'un brouilleur 25 permettant sa destruction ou si ce n'est pas possible la limitation de ses effets, ceci au moyen d'un dispositif de commande de type classique, mais très simplifié, compte tenu du nombre restreint des commandes de déphasage à appliquer par rapport aux systèmes classiques nécessitant une commande 30 séparée pour chaque source élémentaire.While the device of FIG. 4 allows the treatment of the horizontal space in bearing on 360, if one associates three such orthogonal half-cylinders as referenced 26, 27, 28 in figure 5, one then finds that it is possible to treat the total volume of the space; such a construction may be advantageously used for example to equip an observation satellite. It should be noted that, by means of the invention, it is possible by varying the phase shift of one of the half-arrays relative to the other of the antenna, to immediately know the polarization of the jammer, this polarization being known from the knowledge of the phase shift angle which corresponds to the maximum reception of the jamming signal. As for the location by location, if a device of the type illustrated in FIG. 4 is used, it is immediately given by the position of the elementary channel for which the interference signal is also received at its maximum. The device therefore makes it possible to very easily, precisely and rapidly know the position and the polarization identification of a jammer enabling its destruction or if it is not possible to limit its effects, this by means of a device of FIG. conventional type control, but very simplified, given the limited number of phase shift commands to be applied compared to conventional systems requiring separate control for each elementary source.