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Procédé et dispositif de brouillaqe coopératif perfectionné
L'invention concerne les techniques de brouillage radioélectrique, plus précisément celles destinées à brouiller angulairement un dispositif, embarqué ou non, de poursuite d'une cible mobile telle qu'un navire ou un aéronef.
L'une des solutions connues pour réaliser un tel brouillage consiste à opérer en"diversité d'espace", c'est-à-dire à faire émettre, du côté de la ou des cibles mobiles, deux sources ou plus, placées en différents points de l'espace, et opérant avec des modulations spécifiques telles que la direction vue par le dispositif de poursuite soit ailleurs que sur l'une des sources de brouillage.
Les principaux dispositifs de brouillage utilisant cette diversité d'espace sont les dispositifs dits "cross-eye", les brouilleurs coopératifs, et les brouilleurs décalés. Il s'avère actuellement que ces dispositifs de brouillage connus présentent des inconvénients vis-à-vis des menaces modernes.
Les dispositifs dits"cross-eye"fonctionnent en renvoyant vers le dispositif de poursuite des signaux émis par deux sources, avec une phase relative propre à simuler la présence d'une cible en un point situé sensi-
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blement en alignement sur les deux sources, mais assez distant du segment de droite qui les réunit. Les deux sources doivent être installées sur le même porteur, compte tenu de la précision demandée par la fonction qu'elles doivent réaliser. Et il faut que les deux sources possèdent des récepteurs respectifs propres à opérer simultanément. Ceux-ci doivent dont être situés dans le lobe principal de l'aérien du dispositif de poursuite.
Les inconvénients principaux de ces dispositifs dits "cross-eye"sont le fait que l'écart maximum permis entre les sources est généralement assez faible, en particulier sur aéronef, d'où il résultera une erreur induite assez faible quant au brouillage angulaire du dispositif de poursuite. Comme le signal qu'elles produisent est établi par phase différentielle, la puissance rayonnée est faible dans la direction d'efficacité du brouillage. Enfin, ces dispositifs cross-eye"présentent de grandes difficultés d'installation ainsi que de construction, car ils doivent s'accompagner de nombreux dispositifs annexes, dans le but notamment que leur réponse de brouillage ne soit pas perturbée par l'écho propre de la cible ou porteur qui en est équipé.
Les dispositifs de brouillage coopératif classiques nécessitent également que les sources de brouillage soient dans le lobe principal du système à brouiller. Leur principe consiste essentiellement à faire fonctionner en alternance des sources de brouillage équipant différents porteurs situés assez près les uns des autres, de manière à réaliser une sorte d'affolement du dispositif de poursuite qui les menace. Les cibles doivent alors se trouver à des distances de l'ordre de 50 m à quelques kilomètres du radar du dispositif de poursuite, lorsque celui-ci présente un lobe principal d'aérien présentant une ouverture de 1, 50.
Comme l'erreur maximum induite au niveau du dispositif de poursuite est définie
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par la distance des différents brouilleurs à leur barycentre, on s'aperçoit que demeurent de sérieux risques de destruction des porteurs de brouilleurs, compte tenu du rayon d'action des charges actuelles. Dans certains cas, le risque de toucher les deux cibles simultanément n'est pas nul. De plus, les porteurs sont gênés dans leur navigation par la contrainte qui veut que soit maintenue entre eux une distance faible, surtout en suivi de terrain où le pilotage devrait par ailleurs s'effectuer automatiquement. Alors que ce qui précède est surtout gênant pour les aéronefs, on notera que le système de brouillage coopératif est difficilement applicable pour la protection des navires, compte tenu des distances mises en jeu.
Les brouilleurs dits"décalés offensifs classiques"ne sont pas placés en accompagnement rapproché de la cible à protéger. Il s'agit au contraire de brouilleurs très puissants, qui exercent leur action à plus grande distance. Ils présentent l'inconvénient premier de manquer de discrétion cars ils doivent émettre en permanence un brouillage puissant de barrage. Leur protection propre est assurée par le fait qu'ils se trouvent en principe hors de portée des menaces, donc à très grande distance, avec en contrepartie l'inconvénient qu'ils ne peuvent évoluer que très peu dans leur direction angulaire à l'égard du dispositif de poursuite. Le dispositif de poursuite peut alors de son côté mettre en oeuvre des dispositifs connus, du genre antenne adaptatives, pour la "réjection"de ces brouilleurs.
Pour certaines applications, leur zone d'efficacité est de plus limitée dans l'espace, notamment si les cibles sont des aéronefs opérant en suivi de terrain, dans une vallée, à cause des zones d'ombre que créent celles-ci.
La présente invention a pour but essentiel de bénéficier des avantages des dispositifs de brouillage
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connus, en éliminant en majeure partir leurs inconvénients. Elle concerne la protection mutuelle de deux ou plusieurs porteurs évoluant dans une zone d'espace qui peut atteindre plusieurs kilomètres, ce qui couvre à la fois les utilisations aériennes et maritimes. De plus, en complément des dispositions selon la présente invention, chacun des porteurs peut conserver l'usage d'un brouilleur d'autoprotection classique.
L'invention offre tout d'abord un procédé de brouillage radioélectrique angulaire d'un dispositif de poursuite à radar. On sait qu'un tel dispositif émet, à partir d'un aérien, des signaux récurrents propres à permettre la détection et la poursuite d'au moins une cible en direction ainsi qu'en distance, et éventuellement en vitesse. Dans le cadre d'un tel procédé, il est connu de faire coopérer au moins deux cibles l'une avec l'autre, afin d'émettre en retour vers le dispositif de poursuite un rayonnement récurrent semblable à celui qu'il émet, mais rayonné en diversité d'espace afin de détourner le dispositif de poursuite de l'une au moins des cibles.
Dans le procédé selon l'invention, une première cible, qui se trouve inscrite dans le lobe principal de l'aérien du dispositif de poursuite, analyse les signaux récurrents émis par celui-ci. La première cible transmet à une autre cible, en temps réel, les caractéristiques de ces signaux récurrents, tels qu'ils sont reçus par elle, compte tenu de sa situation à l'égard du dispositif de poursuite. De son côté, la seconde cible détermine si elle s'inscrit hors du maximum du lobe principal de l'aérien du dispositif de poursuite, auquel cas elle réémet vers le dispositif de poursuite des signaux récurrents propres à couvrir l'écho de la première cible, à partir des informations transmises en temps réel par celle-ci.
(Sinon, le système retourne au brouillage coopératif classique).
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Selon un autre aspect de l'invention, les informations transmises de la première cible à l'autre comprennent des informations numériques sur la reconnaissance de la menace (fréquence, largeur, niveau et secteur de réception) et des informations analogiques sur le motif de brouillage (spectre, hachage, notamment). La seconde cible compare les informations numériques ainsi transmises à ce qu'elle reçoit elle-même du dispositif de poursuite, afin de déterminer si elle s'inscrit hors du maximum du lobe principal ou dans les lobes secondaires de ce dernier. (Le maximum du lobe principal est la partie de celui-ci située jusqu'à 15 à 20 dB au-dessous du maximum ponctuel effectif, ou encore située au-dessus du niveau propre de tous les lobes secondaires).
Si c'est le cas, elle émet vers le dispositif de poursuite le motif de brouillage envoyé par la première cible et recalé sur la bande de fréquence du dispositif de poursuite tout en recouvrant temporellement les signaux de la première cible.
Il résulte de ce procédé que la dispositif de poursuite est pratiquement incapable de discriminer les contributions respectives des deux cibles dans les signaux de retour qu'il en reçoit. L'opération de poursuite est alors fortement perturbée. On observe en outre qu'en présence d'un mouvement relatif entre les cibles et le radar de poursuite, celle des cibles qui agit sur les lobes secondaires du radar de poursuite va créer en ce dernier une réponse fluctuante, du fait qu'elle attaquera successivement différents lobes secondaires.
Même en utilisant les techniques de poursuite les plus sophistiquées, telles que la suppression des lobes secondaires, le radar de poursuite ne pourra continuer convenablement la poursuite, du fait que cette suppression des lobes secondaires va s'accompagner en pratique de la perte de la cible poursuivie au niveau du lobe principal.
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Il peut être avantageux que la première cible interrompe systématiquement la transmission du motif de brouillage lorsqu'elle ne reçoit pas de signaux en provenance du dispositif de poursuite, quelle qu'en soit la raison. On évite ainsi que le radar de poursuite puisse déterminer le comportement réel des cibles en présence desquelles il se trouve. Mais il est possible alors que la seconde cible mémorise le motif de brouillage et continue à brouiller lors de l'absence de réception.
L'invention propose également un dispositif destiné à équiper un mobile, pour la mise en oeuvre du procédé exposé ci-dessus.
De manière classique, ce dispositif comprend : - des moyens propres à recevoir les signaux de dispositifs de poursuite ; - des moyens propres à analyser ces signaux ; - des moyens de traitement propres à définir un motif de brouillage à partir de ladite analyse, et - des moyens propres à réémettre en direction du dispositif de poursuite un signal semblable au sien, mais altéré selon un motif de brouillage.
Selon l'invention, le dispositif ainsi constitué comporte en outre des moyens d'émission-réception fonctionnant dans une bande spectrale différente de celle utilisée par les dispositifs de poursuite. Lesdits moyens de traitement sont agencés pour appliquer le motif de brouillage à ces moyens d'émission-réception, en vue de sa transmission en temps réel à un autre mobile coopérant, en même temps que des informations de traitement des signaux reçus de la part du dispositif de poursuite, et inversement pour recevoir semblables informations d'un autre mobile coopérant.
Ces mêmes moyens de traitement comparent en particulier les informations de niveau reçu ainsi transmises à celles relatives au niveau reçu du mobile qui les porte, afin de déterminer si ce dernier
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s'inscrit en dehors du lobe principal ou dans un lobe secondaire du dispositif de poursuite, auquel cas les moyens de traitement commandent le fonctionnement desdits moyens de réémission selon le motif de brouillage qui leur a été transmis.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, ainsi que des dessins annexés, dans lesquels : la Fig. 1 est un schéma illustrant la position relative d'un dispositif de poursuite et de deux cibles ; la Fig. 2 est un schéma de principe général d'un dispositif selon la présente invention ; la Fig. 3 est un organigramme illustrant les étapes essentielles du procédé selon la présente invention ; les Fig. 4A à 4E sont des diagrammes permettant de mieux comprendre un mode de brouillage selon la présente invention ; la Fig. 5 est un schéma partiellement détaillé illustrant une variante d'une partie de la Fig. 2 ; la Fig. 6 est un schéma partiellement détaillé illustrant une variante du dispositif de la Fig. 5 ;
les Fig. 7 et 8 sont un diagramme spectral, et un détail de celui-ci, et la Fig. 9 est un diagramme montrant des courbes typiques de gain d'une antenne de poursuite.
Sur la Fig. 1, on désigne par E un dispositif de poursuite. Celui-ci est muni d'un aérien 1, présentant un lobe principal schématisé en 10, et des lobes secondaires tels que 11,12 et 13. Par son lobe principal 10, le dispositif de poursuite E traque une cible A. Celle-ci présente un premier dispositif d'antenne A2, qui lui permet de détecter les signaux émis par le dispositif de poursuite E, et d'y répondre par un signal de brouillage.
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La cible A comporte également un second dispositif d'antenne A3, orienté sensiblement de façon perpendiculaire au dispositif d'antenne A2.
Une autre cible B évolue avec la cible A. Elle possède le même équipement, c'est-à-dire un premier dispositif d'antenne B2 travaillant avec le dispositif de poursuite, et, perpendiculairement au premier, un second dispositif d'antenne B3 propre à coopérer avec le second dispositif d'antenne A3 de la première cible A. Le niveau reçu par B de E peut être insuffisant pour que B puisse en faire l'analyse, mais B coopère quand même avec A en émission, si la distance AB est dans des limites acceptables, en pratique inférieure à 2 km.
Le dispositif de poursuite E peut être immobile, quasi immobile, ou embarqué sur un engin tel qu'un missile. Les cibles A et B sont des mobiles, tels que des aéronefs ou des navires.
On considère comme connu le fonctionnement général d'un radar de poursuite. Il convient cependant de rappeler qu'un tel radar fonctionne généralement par émission de signaux récurrents. Les signaux émis peuvent être constitués d'une fréquence pure, ou plus souvent modulés selon une loi simple, ou selon un code plus sophistiqué. Il est également connu de réaliser une "agilité"de fréquence au niveau d'un radar de poursuite.
On décrira maintenant en référence à la Fig. 2 un équipement qui peut être installé sur les mobiles A et B, dans le but de brouiller le fonctionnement du radar de poursuite.
Le premier dispositif d'antenne 2 comprend deux antennes 21 et 22, consacrées la première à la réception et la seconde à l'émission. De même, le second dispositif d'antenne 3 comprend deux antennes 31 et 32 consacrées la première à la réception et la seconde à l'émission.
La première antenne de réception 21 est suivie
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d'un filtre passe-bande 40, couvrant le spectre, connu de l'homme de l'art, dans lequel opère le dispositif de poursuite. Le filtrat 40 est suivi d'un étage de changement de fréquence 41, dont le signal local est fourni par un synthétiseur 42. La sortie de l'étage de changement de fréquence 41 est appliquée à des étages de moyenne fréquence 43. Ceux-ci sont reliés tout d'abord à un dispositif d'analyse 44. De manière connue, ce dispositif d'analyse 44 détermine l'ensemble des caractéristiques du signal reçu qui sont utiles à la reconnaissance et au brouillage.
Ces caractéristiques comportent naturellement le secteur de réception (avant, arrière, droite, gauche par exemple), le niveau du signal reçu, la fréquence porteuse des signaux récurrents utilisés par le radar de poursuite, la largeur (notamment d'impulsions) et toutes informations relatives à la modulation éventuellement portée par ces signaux, ainsi qu'à l'agilité de la fréquence porteuse. Il s'agit là des informations présentant une certaine stabilité dans le temps, par opposition à celles qui varient trop rapidement pour être analysées. Les informations ainsi déterminées par le dispositif d'analyse 44 sont adressées à l'unité de traitement ou processeur 46. Le processeur 46 a également la charge de commander la fréquence de fonctionnement du synthétiseur 42 qui fournit le signal local de l'étage de changement de fréquence 41.
La sortie des étages de moyenne fréquence 43 est appliquée à un générateur de brouillage 45, qui reçoit également des signaux de commande du processeur 46. Le générateur de brouillage 45 effectue les fonctions essentielles exposées ci-après : - calage du spectre de brouillage sur celui du signal reçu compte tenu d'un décalage ou d'un élargissement en fréquence pour s'adapter aux variations du signal reçu tenant compte en particulier du décalage de temps dû
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du transit via le coopérant.
- Calage en temps de l'émission pour qu'à la réception le brouillage couvre l'écho de la cible (hachage).
Inversement, il détermine le spectre et le hachage temporel requis pour ce décalage, à partir des signaux reçus de la menace, et compte tenu de ses caractéristiques temps/fréquence.
Ces fonctions font intervenir, de manière connue de l'homme de l'art, un microprocesseur coopérant avec différents circuits analogiques, qui dépendent des différentes configurations de brouillage que l'on devra mettre en oeuvre. Il est clair que l'on peut modifier ces organes-essentiellement le logiciel du microprocesseur - pour obtenir les différentes fonctions de calage sus- énoncées. Le générateur de brouillage 45 possède deux sorties. La première est appliquées à un autre étage de changement de fréquence 50. Celui-ci reçoit du synthétiseur 42 un signal local propre à lui permettre d'effectuer un changement de fréquence réciproque de celui déjà effectué par l'étage de changement de fréquence 41.
La sortie de l'étage de changement de fréquence 50 est appliquée à un étage 51 réalisant un ajustement de niveau, éventuellement sous la commande du processeur 46. L'étage 51 est suivi d'étages d'amplification de haute fréquence 52 et 53 qui excitent l'antenne d'émission 22.
La seconde sortie du générateur de brouillage 45 fournit une information dite"motif de brouillage". Il s'agit là des caractéristiques du signal reçu du dispositif de poursuite qui ont échappé au dispositif d'analyse 44, compte tenu de leur variation rapide (par exemple glissement rapide de fréquence ou code de compression d'impulsions). En pratique, ce sont des informations de haute fréquence résultant simplement des différentes opérations de changement de fréquence effectuées en amont du
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générateur de brouillage 45. De préférence, on normalise le niveau du motif de brouillage à une valeur choisie à l'avance.
Ainsi, le générateur de brouillage 45 peut adresser à un bloc 61 le motif de brouillage généré par le mobile concerné. Inversement, il peut recevoir du bloc 61 un motif de brouillage provenant d'un autre mobile. Le générateur de brouillage 45 peut alors l'utiliser de manière réciproque afin de restituer un motif de brouillage qu'il peut alors appliquer à l'étage de changement de fréquence 50.
Les autres informations élaborées au niveau du dispositif d'analyse 44 sont utilisées par le processeur 46, qui les met sous forme numérique convenable, pour les appliquer à un modem 60, dont la sortie va elle aussi vers le bloc 61. Là encore, le bloc 61 peut inversement adresser au modem 60 des informations numériques similaires en provenance d'un autre mobile, et le modem 60 les retourne au processeur 46. On voit mieux maintenant comment la liaison du processeur 46 au générateur de brouillage 45 permet à celui-ci d'utiliser le motif de brouillage qui lui vient d'un mobile distant.
Le bloc 61 est de son côté relié d'une part à l'antenne de réception 31, d'autre part, par l'intermédiaire d'un amplificateur d'émission schématisé en 62, à l'antenne d'émission 32.
On comprendra qu'un dispositif selon la Fig. 2 est prévu sur l'un et l'autre des mobiles A et B de la Fig. 1.
Avant d'aborder plus précisément la présente invention, il convient de préciser que le générateur de brouillage 45 peut, sous la seule commande du processeur 46, exciter l'étage de changement de fréquence 50 afin que le mobile qui se trouve inscrit dans le lobe principal du radar de poursuite élabore de lui-même un brouil-
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lage d'autoprotection, de manière connue.
Le processeur 46 commande l'ensemble des opérations effectuées par le dispositif de la Fig. 2, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Ces opérations sont définies d'une manière générale par l'organigramme de la Fig. 3.
Après son début 100, l'organigramme comprend une première étape 101 consistant à rechercher si le mobile concerné est visé par un radar de poursuite. Cette opération consiste en une analyse spectrale des signaux reçus par l'antenne 21, avec éventuellement action du processeur 46 sur le synthétiseur 42, pour réaliser ladite analyse spectrale par balayage. Lorsqu'est détecté un radar de poursuite dans une partie donnée du spectre, la fréquence du synthétiseur 42 est figée en conséquence.
On passe à l'étape suivante 102 qui consiste en une réception complète du signal du radar de poursuite ainsi détecté. Et le processeur 46 explore alors la sortie du dispositif d'analyse 44, qui va lui fournir l'ensemble des caractéristiques du signal reçu qui sont temporellement stables (au sens défini plus haut).
A l'étape 104, le processeur 46 détermine si le signal reçu est brouillable ou non. Ce signal peut n'être pas brouillable parce que le radar de poursuite est un ami, ou pour d'autres raisons, auquel cas on retourne à l'étape de recherche 101.
Si le signal détecté est brouillable, le processeur 46 passe à l'étape 105 qui consiste à la recherche d'un coopérant. La liaison de transmission de données à travers le modem 60, le bloc 61 et les dispositifs 62, 31 et 32 entre alors en fonction. Cette recherche d'un autre mobile coopérant peut s'effectuer de différentes manières. Dans tous les cas, le mobile coopérant émettra un signal d'accusé de réception qui reviendra au processeur 46. En l'absence de tout accusé de réception, signi-
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fiant qu'aucun mobile n'est coopérant, le mobile demandeur, que l'on supposera être A, procède à un brouillage d'autoprotection classique, comme indiqué à l'étape 106.
On admettra dans la suite que le mobile demandeur A a trouvé un mobile coopérant B, et que A se trouve dans le lobe principal du radar de poursuite.
On passe alors à l'étape 107, où le mobile A adresse au mobile B des informations numériques, partant du processeur 46, et concernant la menace. Ces informations comprennent le niveau du signal reçu de la menace, la position temporelle de ces signaux, identifiant dans quelle fenêtre distance du radar de poursuite se trouve le mobile A, ainsi que les caractéristiques générales des signaux émis de façon récurrente par le radar de poursuite.
S'il advient que le mobile B est dans les lobes secondaires du radar de poursuite, il ne pourra de son côté déterminer les caractéristiques de la menace. Dans l'hypothèse inverse, il envoie en retour le même type d'informations en direction du mobile A, comme indiqué à l'étape 107.
On passe alors à l'étape 108, où chacun des mobiles détermine si le niveau du signal qu'il reçoit est différent du signal que reçoit son coopérant.
Si cette condition est réalisée, on passe à l'étape 109. Le mobile qui reçoit le signal le plus important (supposé être A), procède alors à la transmission du motif de brouillage. A cet effet, sur la Fig. 2, la seconde sortie du générateur de brouillage 45 adresse ce motif de brouillage au bloc 61, à travers lequel il est émis par l'amplificateur d'émission 62 et l'antenne 32.
Inversement, à l'opposé, le mobile B va recevoir le même motif de brouillage par son antenne 31B, le motif de brouillage va traverser le bloc 61B, puis
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rejoindre le générateur de brouillage 45B de ce même mobile B. Le processeur 46B du mobile B va alors commander le générateur de brouillage 45B pour que ce dernier excite l'étage de changement de fréquence 50B, afin que le mobile B réalise l'émission du motif de brouillage en direction du radar de poursuite. (Pour alléger les indications numériques, on n'a pas fait suivre les références numériques du suffixe A lorsqu'il s'agit du mobile A).
L'homme de l'art comprendra que les deux mobiles réalisent ensemble les opérations relatives à l'organigramme de la Fig. 3. C'est seulement sur la sortie OUI de l'étape de test 108 que le fonctionnement des deux mobiles va devenir asymétrique.
Lorsque les deux mobiles reçoivent le même niveau de signal en provenance du radar de poursuite, ou du moins des niveaux suffisamment voisins, cela signifie qu'ils se trouvent tous deux dans le lobe principal de ce radar. La sortie NON de l'étape de test 108 va alors vers une opération de brouillage comparatif classique 111. De manière connue, ce brouillage consiste à faire opérer les deux cibles ou mobiles en alternance, ou"scintillation", de telle manière que chacune des cibles émette un signal de brouillage propre à tromper le radar de poursuite sur la position de l'autre cible. L'homme de l'art sait que la réalisation d'un tel brouillage ne nécessite que la transmission d'informations de temps entre les deux mobiles.
On décrira maintenant à titre d'exemple en référence aux Fig. 4A à 4E comment peut s'effectuer le brouillage coopératif spécial défini à l'étape 110 de la Fig. 3, dans le cas d'un dispositif de poursuite émettant des impulsions récurrentes.
Ce diagramme reflète le temps en abscisse et le niveau de signal en ordonnée. L'origine des temps est supposée être en position fixe par rapport au début de
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chaque période de récurrence du radar de poursuite. Toutefois, comme on le comprendra mieux plus loin, le diagramme ne couvre temporellement qu'une partie de chaque période de récurrence.
Sur ce diagramme, on désigne par EA, l'écho naturellement produit par la cible A au profit du radar de poursuite. Il est admis que la position de cet écho A varie très peu temporellement.
Dans cet exemple, le brouillage coopératif spécial consiste en premier lieu à faire émettre par le mobile B un bruit JB sur un intervalle de temps suffisant, et avec un niveau suffisant, pour, si possible, masquer complètement l'écho EA de la cible A. Comme le brouillage arrive par les lobes secondaires ou diffus du radar de poursuite, celui-ci n'est pas capable de faire une différence, par écartométrie, ou par d'autres techniques, entre ce brouillage et l'écho EA auquel il s'est attaché jusqu'à présent.
On estime à l'heure actuelle que l'intervalle de temps durant lequel est produit le signal JB à chaque récurrence doit être de l'ordre d'environ 10% de la période de récurrence. Ceci sert à couvrir l'incertitude due à l'agitation ("jitter") de la fréquence de récurrence du dispositif de poursuite, et à la distance entre les mobiles A et B. Lorsqu'il n'a pas été possible de déterminer entièrement les caractéristiques exactes du signal utilisé par le radar de poursuite, le signal JB est simplement constitué par du bruit distribué sur cet intervalle de temps avec une énergie suffisante. Bien entendu, le signal de brouillage JB peut être rendu nettement plus élaboré, compte tenu de la précision avec laquelle la cible A a déterminé le motif de brouillage qu'elle a indiqué à B.
On admet maintenant que le signal JB est un brouillage constitué de bruit à un niveau suffisant pour
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cacher l'écho EA.
L'invention prévoit également que le mobile ou cible A utilise des techniques de vol de fenêtre distance, afin lui aussi, de son côté, de chercher à tromper le radar de poursuite. Ceci sera maintenant expliqué en utilisant les Fig. 4A à 4E qui se suivent dans le temps.
On désigne par JA le brouillage de vol de fenêtre distance élaboré par la cible A. On désigne par EE la fenêtre d'écartométrie par laquelle le radar de poursuite a "cadré"la cible A.
Initialement, la cible A commence tout juste son vol de fenêtre distance, en élaborant un brouillage JA légèrement décalé par rapport à son écho naturel EA, et d'amplitude déjà supérieure au niveau du bruit du brouillage JB. La fenêtre d'écartométrie EE est déjà légèrement biaisée par rapport au cadrage exact sur l'écho EA de la cible A, et les informations d'écartométrie sont perturbées par les interférences entre EA, JA et JB.
Sur la Fig. 4B, le brouillage JA a fortement augmenté, et se trouve maintenant séparé de l'écho EA de la cible A. Le décalage temporel de JB par rapport à EA dépend du"jitter"de la fréquence de récurrence. La fenêtre d'écartométrie EE du radar de poursuite se trouve maintenant centrée sur le signal voleur de distance JA. A cet instant, la distance et la goniométrie sont perturbées.
Un peu plus tard, comme le montre la Fig. 4C, la fenêtre distance volée est complètement décalée de l'écho EA. La fenêtre d'écartométrie EE l'a toujours suivie, tandis que l'intervalle de temps consacré au brouillage JB est représenté décalé vers la gauche par suite du "jitter".
Sur la Fig. 4D, le brouillage JB est représenté à nouveau décalé vers la droite mais recouvre toujours
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EA. Le signal voleur de distance JA s'atténue maintenant (pour augmenter l'effet relatif de JB), en se situant pratiquement à l'une des extrémités du brouillage JB, et la fenêtre d'écartométrie EE du radar de poursuite demeure centrée sur le créneau temporel où elle trouvait jusqu'à présent la fenêtre distance volée. L'écho vrai EA de la cible A est à l'autre bout du signal de brouillage JB et n'intervient plus dans le dispositif de poursuite.
La distance mise en mémoire est erronée du dernier décalage entre EA et JA. Arrivé à ce niveau, il y a deux éventualités pour le système de poursuite. S'il est muni d'un dispositif dit"de suppression des lobes secondaires"la poursuite s'arrête car le niveau reçu par les lobes secondaires ou dans les parties latérales du lobe principal est prépondérant. Sinon les signaux donnés par l'écartométrie sont complètement erronés et l'orientation de la poursuite quelconque. Dans cette hypothèse on peut continuer avec la Fig. 4E où le signal voleur de distance JA a complètement disparu. Les seuls signaux reçus par le dispositif de poursuite ne viennent que des lobes secondaires et la poursuite décroche.
Le brouillage peut ainsi continuer tant que la cible A est éclairée par le radar de poursuite, seul le brouilleur B demeurant en fonction, de façon à continuer à masquer l'écho vrai EA de la cible A, pour éviter qu'elle ne soit immédiatement retrouvée par le radar de poursuite si celui-ci part en recherche. On sait en effet que les temps d'acquisition des radars de poursuite modernes sont rapides.
Pour les raisons précédemment indiquées, les tentatives du radar de poursuite en vue de s'affranchir du brouillage entrant par ces lobes secondaires demeureront vaines, ou en tous cas, le gêneront considérablement dans la tâche consistant à retrouver la cible A.
Naturellement, le radar de poursuite peut alors
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trouver la cible B, auquel cas les opérations précédentes sont répétées, en inversant le rôle de A et B.
Pour d'autres types de radars de poursuite, on procédera, au lieu d'un vol de fenêtre distance, à un vol de fenêtre Doppler, ou encore à un vol de fenêtre distance et doppler cohérent.
Parmi les avantages qu'offre la présente invention, on notera le fait que les mobiles A et B peuvent s'approcher du radar de poursuite en se tenant à une distance relative l'un de l'autre nettement plus grande qu'avec les techniques de brouillage coopératif classiques, compte tenu du fait que l'un des mobiles est dans le lobe principal et l'autre dans les lobes secondaires, au lieu que les deux doivent demeurer dans le lobe principal. On minimise ainsi le risque qu'un dispositif de poursuite équipé de moyens de représailles puissants ne détruise les deux mobiles à la fois. La navigation des deux mobiles est facilitée. Et, bien entendu, le passage du brouillage de l'un des mobiles par les lobes secondaires contrarie considérablement la discrimination entre les deux cibles par traitement de signal au niveau du radar de poursuite.
La distance entre les mobiles A et B n'est limitée que par la portée de la liaison auxiliaire, éventuellement modifiée par les obstacles du terrain qui peuvent intercepter la liaison (cas, par exemple, de deux avions s'engageant dans deux vallées voisines).
La Fig. 5 donne sous forme un peu plus détaillée une variante de réalisation du dispositif de la Fig. 2. La comparaison des Fig. 2 et 5 est facilitée par la présence d'un cadre en traits tiretés 6 et du microprocesseur 46. Celui-ci délivre ses informations numériques au modem 60, qui est ici décomposé en une partie réception et une partie émission. La partie émission excite un combinateur 614, après modulation d'une porteuse par le circuit 620, qui reçoit par ailleurs la
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sortie de transposition de fréquence 612 dont l'entrée est excitée par des éléments du générateur de brouillage 45 de la Fig. 2. Cette transposition de fréquence est souhaitable pour la transmission du motif de brouillage au mobile coopérant.
La sortie du combinateur 614 est appliquée à un amplificateur 616, suivi d'un filtre passe-bande 618, puis d'un amplificateur d'émission 62 qui excite l'antenne d'émission 32.
Inversement, côté réception, l'antenne de réception 31 excite le filtre passe-bande 317, qui est suivi d'un amplificateur 615, puis d'un décombinateur 613. Celui-ci présente une sortie qui va vers la partie réception du modem 60, après détection par le circuit 619 pour délivrer les informations numériques reçues au microprocesseur 46. L'autre sortie du décombinateur 613 est appliquée à un autre dispositif de transposition de fréquence 611, qui va lui aussi émettre vers le générateur de brouillage 45.
En fait, pour des raisons pratiques, les transpositions de fréquence 611 et 612 sont implantées à l'intérieur du générateur de brouillage 45, ce qu'illustre sur la Fig. 2 le passage du trait tireté 6 sur une partie de ce même générateur de brouillage.
On décrira maintenant à la Fig. 6 une variante préférentielle de l'invention, qui concerne les dispositifs d'antenne et les étages de haute fréquence. Dans cette variante, les mêmes étages de haute fréquence servent aussi bien pour ce qui concerne le radar de poursuite que pour ce qui concerne le mobile coopérant, mais bien entendu d'une manière séparée en ce qui concerne l'émission et la réception. Cette disposition est particulièrement avantageuse pour les aéronefs.
Les antennes de réception de menace 21 et de coopérant 31 sont reliées ensemble à un duplexeur 23, dont la sortie est appliquée à des étages de réception en
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haute fréquence 24, suivis d'un nouveau duplexeur 25. L'une des sorties du duplexeur 25 va dans la chaîne consacrée sur la Fig. 2 à la réception des signaux du dispositif de poursuite, par exemple au point a situé en sortie du filtre 40. L'autre sortie du duplexeur 25 est appliquée à un amplificateur 26, dont la sortie est appliquée par exemple au point ss situé sur la Fig. 5 à l'entrée du combinateur 613. Cette liaison remplace bien sûr les éléments situés à gauche du point ss sur la Fig. 5.
Inversement, le point 1 de la Fig. 5 est relié à un amplificateur 36, qui va sur une entrée d'un duplexeur 35. (Les éléments situés à gauche du point 1 sur la Fig. 5 sont alors supprimés). L'autre entrée du duplexeur 35 reçoit le signal présent en un point de la chaîne d'émission à destination du radar de poursuite sur la Fig. 2, par exemple le point . La sortie du duplexeur 35 est appliquée à un amplificateur d'émission 34, qui excite un duplexeur 33. Les deux sorties de celui-ci excitent respectivement les antennes d'émission pour la menace 22 et pour le mobile coopérant 32.
Une telle disposition est rendue possible par le fait que les transmissions relatives à la menace et celles relatives au coopérant s'effectuent dans des parties différentes du spectre, comme le montre la Fig. 7. Celle-ci représente en abscisse la fréquence et en ordonnée un paramètre arbitraire p. Sur le diagramme de la Fig. 7, le créneau central ZP désigne la bande de fréquence habituellement consacrée au radar de poursuite, ou du moins à ce qui intéresse le type de mobile considéré. De part et d'autre sont disponibles les bandes Zl et Z2 dans lesquelles peut se situer la transmission réciproque d'informations entre les deux cibles destinées à mettre en oeuvre le brouillage coopératif selon la présente invention. La Fig. 8 détaille l'une de ces parties Zl ou
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Z2'à titre d'exemple.
Sur la Fig. 8, la zone Z4 représente la partie du spectre occupée par les informations numériques émises en provenance de la sortie 620 et reçues à l'entrée 619B du coopérant. La zone Z5 représente la partie du spectre utilisée par la liaison inverse entre A et E. La zone Z3 représente le spectre occupé par le motif de brouillage qui peut s'étendre sur plusieurs centaines de MHz.
Il est apparu que la présente invention permet de réaliser un excellent brouillage en conservant entre les cibles un écartement de l'ordre du kilomètre, tout en permettant d'arriver à distance rapprochée du radar de poursuite.
S'agissant d'aéronefs, ces performances augmentent leurs chances d'échapper au radar de poursuite de manière définitive, qu'il s'agisse d'une conduite de tir ou d'un missile.
Dans le cas de navires, la mise en oeuvre des techniques de brouillage selon la présente invention laisse à ceux-ci un temps suffisant pour mettre en oeuvre leur défense, aussi bien que pour développer des leurres d'un autre type, de nature à simuler avec une crédibilité suffisante la"signature"radar du navire.
Il convient d'examiner les dispositifs d'antenne appropriés pour chaque type de cible.
Pour un avion, on prévoit deux antennes concernant la menace, installées par exemple respectivement sur le bord avant et le bord arrière de la dérive, pour "éclairer"respectivement vers l'avant et vers l'arrière. Ces antennes peuvent être utilisées en commutation. Du côté du coopérant, les antennes sont pas exemple placées sur les bords latéraux de la dérive, et peuvent également fonctionner en commutation. En pratique, chaque antenne peut être dédoublée, pour assurer séparément les fonctions d'émission et de réception.
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Dans le cas d'un navire, l'implantation des antennes est plus facile, mais il faut en prévoir pour repérer dans toutes les directions, soit à l'aide d'un nombre d'antennes suffisant, soit à l'aide d'antennes omnidirectionnelles. L'utilisation d'une série d'antennes discrètes permet d'éviter que l'intercommunication entre les cibles coopérantes ne soit perçue par le radar de poursuite.
On notera également qu'il est particulièrement avantageux que la première cible A, celle qui se trouve dans le lobe principal du radar de poursuite, interrompe toutes transmissions du motif de brouillage et de la demande de brouillage par le coopérant lorsqu'elle ne reçoit pas d'impulsions en provenance du dispositif de poursuite.
On a précédemment indiqué que les rôles des deux cibles sont inversés lorsque la seconde B vient à recevoir du dispositif de poursuite plus d'énergie que la première A qui est supposée se trouver seule dans le lobe principal. Cette inversion est bien entendu assortie d'une constante de temps suffisante, ou d'une discrimination de niveau suffisante pour éviter une commutation intempestive lors d'une approche en suivi de terrain où la cible poursuivie A viendrait a être masquée brièvement.
Une amélioration de l'efficacité sur le motif de brouillage émis par le coopérant peut être obtenue par le fait que la polarisation de l'émission de brouillage peut se faire sur la polarisation orthogonale à celle de fonctionnement du dispositif de poursuite. La Fig. 9 représente de façon typique les gains de l'antenne de poursuite sur la polarisation normale et la polarisation croisée, où l'on remarque que la polarisation croisée a un gain supérieur au niveau des lobes secondaires. Donc, une modulation de la polarisation de réémission du coopé-
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rant doit améliorer l'efficacité du brouillage surtout lorsque les mobiles cibles sont des aéronefs qui ont des fluctuations de roulis importantes et non synchronisées.
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Improved cooperative scrambling method and device
The invention relates to radio jamming techniques, more specifically those intended to angularly jam a device, whether on board or not, for tracking a moving target such as a ship or an aircraft.
One of the known solutions for achieving such interference consists in operating in "space diversity", that is to say in causing two or more sources, placed in different ones, to be emitted on the side of the moving target (s). points in space, and operating with specific modulations such as the direction seen by the tracking device is elsewhere than on one of the sources of interference.
The main jamming devices using this diversity of space are the so-called "cross-eye" devices, cooperative jammers, and offset jammers. It currently appears that these known jamming devices have drawbacks vis-à-vis modern threats.
The so-called "cross-eye" devices operate by returning signals from two sources to the tracking device, with a relative phase capable of simulating the presence of a target at a sensitive point.
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clearly aligned with the two sources, but quite distant from the line segment which joins them. The two sources must be installed on the same carrier, taking into account the precision required by the function they must perform. And the two sources must have respective receivers capable of operating simultaneously. These must therefore be located in the main lobe of the aerial of the tracking device.
The main drawbacks of these so-called "cross-eye" devices are the fact that the maximum allowable difference between the sources is generally quite small, in particular on aircraft, from which there will result a fairly small induced error as regards the angular interference of the device. of pursuit. As the signal they produce is established by differential phase, the radiated power is low in the direction of interference efficiency. Finally, these cross-eye devices "present great difficulties of installation as well as of construction, because they must be accompanied by numerous additional devices, with the aim in particular that their jamming response is not disturbed by the proper echo of the target or carrier who is equipped with it.
Conventional cooperative jamming devices also require that the sources of interference be in the main lobe of the system to be jammed. Their principle essentially consists in operating alternately interference sources equipping different carriers located fairly close to one another, so as to produce a sort of panic of the tracking device which threatens them. The targets must then be at distances of the order of 50 m to a few kilometers from the radar of the tracking device, when the latter has a main air lobe having an opening of 1.50.
As the maximum error induced at the tracking device is defined
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by the distance of the various jammers to their barycenter, we can see that there remain serious risks of destruction of the carriers of jammers, taking into account the range of action of the current loads. In some cases, the risk of hitting both targets simultaneously is not zero. In addition, the carriers are hampered in their navigation by the constraint which wants to maintain a small distance between them, especially in terrain monitoring where piloting should also be done automatically. While the above is especially troublesome for aircraft, it should be noted that the cooperative jamming system is difficult to apply for the protection of ships, given the distances involved.
The jammers known as "conventional offensive offsets" are not placed in close support of the target to be protected. On the contrary, they are very powerful jammers, which exert their action at greater distance. They have the primary disadvantage of lacking in discretion because they must constantly emit strong jamming interference. Their own protection is ensured by the fact that they are in principle out of reach of threats, therefore at very great distance, with in return the disadvantage that they can only evolve very little in their angular direction with regard to of the tracking device. The tracking device can then use known devices, of the adaptive antenna type, for the "rejection" of these jammers.
For certain applications, their zone of effectiveness is moreover limited in space, in particular if the targets are aircraft operating in ground follow-up, in a valley, because of the gray areas which these create.
The main object of the present invention is to benefit from the advantages of jamming devices
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known, largely eliminating their disadvantages. It concerns the mutual protection of two or more carriers operating in an area of space which can reach several kilometers, which covers both air and maritime uses. In addition, in addition to the arrangements according to the present invention, each of the carriers can keep the use of a conventional self-protection jammer.
The invention firstly provides a method of angular radio interference of a radar tracking device. We know that such a device emits, from an aerial, recurrent signals capable of allowing the detection and the pursuit of at least one target in direction as well as in distance, and possibly in speed. In the context of such a method, it is known to make at least two targets cooperate with each other, in order to emit in return towards the tracking device a recurrent radiation similar to that which it emits, but radiated in diversity of space in order to divert the tracking device from at least one of the targets.
In the method according to the invention, a first target, which is located in the main lobe of the aerial of the tracking device, analyzes the recurrent signals emitted by the latter. The first target transmits to another target, in real time, the characteristics of these recurrent signals, as they are received by it, taking into account its situation with regard to the tracking device. For its part, the second target determines whether it fits outside the maximum of the main lobe of the aerial of the tracking device, in which case it retransmits to the tracking device recurring signals capable of covering the echo of the first target. , from information transmitted in real time by it.
(Otherwise, the system returns to classic cooperative scrambling).
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According to another aspect of the invention, the information transmitted from the first target to the other comprises digital information on the recognition of the threat (frequency, width, level and reception sector) and analog information on the interference pattern. (spectrum, hash, in particular). The second target compares the digital information thus transmitted with what it itself receives from the tracking device, in order to determine whether it fits outside the maximum of the main lobe or in the secondary lobes of the latter. (The maximum of the main lobe is the part of it located up to 15 to 20 dB below the effective point maximum, or even located above the proper level of all the secondary lobes).
If this is the case, it transmits to the tracking device the scrambling pattern sent by the first target and readjusted on the frequency band of the tracking device while temporally recovering the signals from the first target.
It follows from this method that the tracking device is practically incapable of discriminating the respective contributions of the two targets in the return signals which it receives therefrom. The tracking operation is then greatly disrupted. It is further observed that in the presence of a relative movement between the targets and the tracking radar, that of the targets which acts on the secondary lobes of the tracking radar will create in the latter a fluctuating response, since it will attack successively different secondary lobes.
Even using the most sophisticated tracking techniques, such as suppression of the side lobes, the tracking radar will not be able to continue tracking properly, since this suppression of the side lobes will in practice be accompanied by the loss of the target. continued at the level of the main lobe.
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It may be advantageous for the first target to systematically interrupt the transmission of the scrambling pattern when it does not receive signals from the tracking device, for whatever reason. This prevents the tracking radar from being able to determine the actual behavior of the targets in its presence. But it is possible then that the second target memorizes the scrambling pattern and continues to scramble when there is no reception.
The invention also proposes a device intended to equip a mobile, for the implementation of the method described above.
Conventionally, this device comprises: - means suitable for receiving the signals from tracking devices; - means suitable for analyzing these signals; - processing means suitable for defining a scrambling pattern from said analysis, and - means suitable for re-transmitting towards the tracking device a signal similar to its own, but altered according to a scrambling pattern.
According to the invention, the device thus constituted further comprises transmission-reception means operating in a spectral band different from that used by the tracking devices. Said processing means are arranged to apply the scrambling pattern to these transmission-reception means, with a view to its transmission in real time to another cooperating mobile, together with information for processing the signals received from the tracking device, and vice versa to receive similar information from another cooperating mobile.
These same processing means compare in particular the level information received thus transmitted with that relating to the level received from the mobile which carries them, in order to determine whether the latter
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fits outside the main lobe or in a secondary lobe of the tracking device, in which case the processing means control the operation of said retransmission means according to the interference pattern which has been transmitted to them.
Other characteristics and advantages of the invention will appear on examining the detailed description below, as well as the appended drawings, in which: FIG. 1 is a diagram illustrating the relative position of a tracking device and two targets; Fig. 2 is a general block diagram of a device according to the present invention; Fig. 3 is a flowchart illustrating the essential steps of the method according to the present invention; Figs. 4A to 4E are diagrams for better understanding a scrambling mode according to the present invention; Fig. 5 is a partially detailed diagram illustrating a variant of part of FIG. 2; Fig. 6 is a partially detailed diagram illustrating a variant of the device of FIG. 5;
Figs. 7 and 8 are a spectral diagram, and a detail thereof, and FIG. 9 is a diagram showing typical gain curves of a tracking antenna.
In Fig. 1, E denotes a tracking device. This is provided with an aerial 1, having a main lobe shown diagrammatically at 10, and secondary lobes such as 11, 12 and 13. By its main lobe 10, the tracking device E tracks a target A. The latter has a first antenna device A2, which enables it to detect the signals transmitted by the tracking device E, and to respond to them with an interference signal.
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Target A also includes a second antenna device A3, oriented substantially perpendicular to the antenna device A2.
Another target B evolves with target A. It has the same equipment, that is to say a first antenna device B2 working with the tracking device, and, perpendicular to the first, a second antenna device B3 suitable for cooperating with the second antenna device A3 of the first target A. The level received by B from E may be insufficient for B to be able to analyze it, but B nevertheless cooperates with A in transmission, if the distance AB is within acceptable limits, in practice less than 2 km.
The tracking device E can be stationary, almost stationary, or on board a vehicle such as a missile. Targets A and B are mobiles, such as aircraft or ships.
The general operation of a tracking radar is considered to be known. It should however be remembered that such a radar generally works by sending recurrent signals. The signals emitted can consist of a pure frequency, or more often modulated according to a simple law, or according to a more sophisticated code. It is also known to achieve frequency "agility" at the level of a tracking radar.
We will now describe with reference to FIG. 2 equipment which can be installed on mobiles A and B, in order to interfere with the operation of the tracking radar.
The first antenna device 2 comprises two antennas 21 and 22, the first dedicated to reception and the second to transmission. Similarly, the second antenna device 3 comprises two antennas 31 and 32 dedicated the first to reception and the second to transmission.
The first receiving antenna 21 is followed
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a bandpass filter 40, covering the spectrum, known to those skilled in the art, in which the tracking device operates. The filtrate 40 is followed by a frequency change stage 41, the local signal of which is supplied by a synthesizer 42. The output of the frequency change stage 41 is applied to medium frequency stages 43. These are firstly connected to an analysis device 44. In known manner, this analysis device 44 determines all the characteristics of the received signal which are useful for recognition and interference.
These characteristics naturally include the reception sector (front, rear, right, left for example), the level of the signal received, the carrier frequency of the recurrent signals used by the tracking radar, the width (in particular of pulses) and all information relating to the modulation possibly carried by these signals, as well as to the agility of the carrier frequency. This is information with a certain stability over time, as opposed to that which varies too quickly to be analyzed. The information thus determined by the analysis device 44 is sent to the processing unit or processor 46. The processor 46 is also responsible for controlling the operating frequency of the synthesizer 42 which supplies the local signal of the change stage frequency 41.
The output of the medium frequency stages 43 is applied to an interference generator 45, which also receives control signals from the processor 46. The interference generator 45 performs the essential functions set out below: setting the interference spectrum to that of the received signal taking into account an offset or a frequency widening to adapt to the variations of the received signal taking into account in particular the time offset due
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transit through the cooperant.
- Timing of the transmission so that upon reception the interference covers the target's echo (hash).
Conversely, it determines the spectrum and the time hash required for this offset, from the signals received from the threat, and taking into account its time / frequency characteristics.
These functions involve, in a manner known to those skilled in the art, a microprocessor cooperating with different analog circuits, which depend on the different interference configurations that will have to be implemented. It is clear that these organs - essentially the microprocessor software - can be modified to obtain the various calibration functions mentioned above. The jamming generator 45 has two outputs. The first is applied to another frequency change stage 50. This receives from the synthesizer 42 a local signal suitable for enabling it to effect a reciprocal frequency change from that already effected by the frequency change stage 41.
The output of the frequency change stage 50 is applied to a stage 51 carrying out a level adjustment, possibly under the control of the processor 46. The stage 51 is followed by high frequency amplification stages 52 and 53 which excite the transmitting antenna 22.
The second output of the jamming generator 45 provides information called "jamming pattern". These are the characteristics of the signal received from the tracking device which have escaped from the analysis device 44, given their rapid variation (for example rapid frequency shift or pulse compression code). In practice, this is high frequency information resulting simply from the various frequency change operations carried out upstream of the
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interference generator 45. Preferably, the level of the interference pattern is normalized to a value chosen in advance.
Thus, the jamming generator 45 can send the jamming pattern generated by the mobile concerned to a block 61. Conversely, it can receive from block 61 a scrambling pattern from another mobile. The jamming generator 45 can then use it reciprocally in order to restore a jamming pattern which it can then apply to the frequency change stage 50.
The other information produced at the level of the analysis device 44 is used by the processor 46, which puts it in suitable digital form, to apply it to a modem 60, the output of which also goes to block 61. Here again, the block 61 can conversely address to the modem 60 similar digital information coming from another mobile, and the modem 60 returns it to the processor 46. We can now see better how the connection of the processor 46 to the jamming generator 45 enables the latter to use the scrambling pattern that comes from a distant mobile.
The block 61 is for its part connected on the one hand to the reception antenna 31, on the other hand, via a transmission amplifier shown diagrammatically at 62, to the transmission antenna 32.
It will be understood that a device according to FIG. 2 is provided on one and the other of the mobiles A and B of FIG. 1.
Before approaching the present invention more precisely, it should be pointed out that the jamming generator 45 can, under the sole control of the processor 46, excite the frequency change stage 50 so that the mobile which is located in the lobe main of the tracking radar develops its own
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Self-protection level, in a known manner.
The processor 46 controls all of the operations performed by the device of FIG. 2, for implementing the method according to the invention. These operations are generally defined by the flow diagram of FIG. 3.
After its start 100, the flow chart comprises a first step 101 consisting in finding out whether the mobile concerned is targeted by a tracking radar. This operation consists in a spectral analysis of the signals received by the antenna 21, possibly with the action of the processor 46 on the synthesizer 42, to carry out said spectral analysis by scanning. When a tracking radar is detected in a given part of the spectrum, the frequency of the synthesizer 42 is frozen accordingly.
We go to the next step 102 which consists of complete reception of the signal from the tracking radar thus detected. And the processor 46 then explores the output of the analysis device 44, which will provide it with all of the characteristics of the received signal which are temporally stable (in the sense defined above).
In step 104, the processor 46 determines whether the received signal is interferable or not. This signal may not be interferable because the tracking radar is a friend, or for other reasons, in which case we return to search step 101.
If the detected signal is interferable, the processor 46 proceeds to step 105 which consists in the search for a cooperant. The data transmission link through the modem 60, the block 61 and the devices 62, 31 and 32 then comes into operation. This search for another cooperating mobile can be done in different ways. In all cases, the cooperating mobile will send an acknowledgment signal which will return to the processor 46. In the absence of any acknowledgment, signifies
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since no mobile is cooperating, the requesting mobile, which will be assumed to be A, proceeds to conventional self-protection jamming, as indicated in step 106.
It will be assumed below that the requesting mobile A has found a cooperating mobile B, and that A is in the main lobe of the tracking radar.
We then go to step 107, where the mobile A addresses mobile B with digital information, starting from the processor 46, and concerning the threat. This information includes the level of the signal received from the threat, the temporal position of these signals, identifying in which window distance from the tracking radar is the mobile A, as well as the general characteristics of the signals emitted repeatedly by the tracking radar. .
If it happens that mobile B is in the side lobes of the tracking radar, it will not be able to determine the characteristics of the threat. In the opposite hypothesis, it sends back the same type of information in the direction of the mobile A, as indicated in step 107.
We then go to step 108, where each of the mobiles determines whether the level of the signal that it receives is different from the signal that its cooperant receives.
If this condition is fulfilled, we go to step 109. The mobile which receives the most important signal (supposed to be A), then proceeds to the transmission of the scrambling pattern. To this end, in FIG. 2, the second output of the scrambling generator 45 addresses this scrambling pattern to the block 61, through which it is transmitted by the transmission amplifier 62 and the antenna 32.
Conversely, in contrast, the mobile B will receive the same interference pattern through its antenna 31B, the interference pattern will pass through the block 61B, then
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join the jamming generator 45B of this same mobile B. The processor 46B of mobile B will then command the jamming generator 45B so that the latter excites the frequency change stage 50B, so that mobile B carries out the transmission of the interference pattern towards the tracking radar. (To lighten the digital indications, we did not follow the numeric references with the suffix A when it comes to mobile A).
Those skilled in the art will understand that the two mobiles together carry out the operations relating to the flow diagram of FIG. 3. It is only on the YES output of test step 108 that the operation of the two mobiles will become asymmetrical.
When the two mobiles receive the same level of signal from the tracking radar, or at least from sufficiently close levels, this means that they are both in the main lobe of this radar. The NO output of test step 108 then goes to a conventional comparative scrambling operation 111. In known manner, this scrambling consists in operating the two targets or mobiles alternately, or "scintillation", in such a way that each of the targets emits an interference signal capable of misleading the tracking radar to the position of the other target. Those skilled in the art know that the realization of such interference requires only the transmission of time information between the two mobiles.
We will now describe by way of example with reference to FIGS. 4A to 4E how can the special cooperative scrambling defined in step 110 of FIG. 3, in the case of a tracking device emitting recurrent pulses.
This diagram reflects the time on the abscissa and the signal level on the ordinate. The origin of the times is assumed to be in a fixed position relative to the start of
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each tracking radar recurrence period. However, as will be better understood below, the diagram temporally covers only part of each recurrence period.
In this diagram, EA designates the echo naturally produced by target A for the benefit of the tracking radar. It is recognized that the position of this echo A varies very little in time.
In this example, the special cooperative interference consists first of all in making the mobile B emit a JB noise over a sufficient time interval, and with a sufficient level, to, if possible, completely mask the echo EA of the target A As the interference comes from the secondary or diffuse lobes of the tracking radar, the latter is not able to make a difference, by deviation measurement, or by other techniques, between this interference and the EA echo at which it s 'is attached so far.
It is currently estimated that the time interval during which the JB signal is produced at each recurrence should be of the order of approximately 10% of the recurrence period. This serves to cover the uncertainty due to the agitation ("jitter") of the frequency of recurrence of the tracking device, and to the distance between the mobiles A and B. When it was not possible to determine entirely the exact characteristics of the signal used by the tracking radar, the JB signal simply consists of noise distributed over this time interval with sufficient energy. Of course, the jamming signal JB can be made significantly more elaborate, taking into account the precision with which the target A has determined the jamming pattern which it has indicated to B.
It is now accepted that the signal JB is interference consisting of noise at a level sufficient to
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hide the EA echo.
The invention also provides that the mobile or target A uses distance window flight techniques, in order also to seek to deceive the tracking radar. This will now be explained using Figs. 4A to 4E which follow each other over time.
The distance window flight jamming developed by the target is designated by JA. The deviation window by which the tracking radar "framed" the target A is designated by EE.
Initially, the target A just begins its distance window flight, by developing an interference JA slightly offset from its natural echo EA, and of amplitude already greater than the noise level of the interference JB. The EE deviation window is already slightly biased compared to the exact alignment on the EA echo of the target A, and the deviation information is disturbed by the interference between EA, JA and JB.
In Fig. 4B, JA interference has greatly increased, and is now separated from the EA echo of target A. The time shift of JB with respect to EA depends on the "jitter" of the recurrence frequency. The tracker EE deviation window EE is now centered on the distance stealing signal JA. At this instant, the distance and the direction-finding are disturbed.
A little later, as shown in Fig. 4C, the stolen distance window is completely offset from the EA echo. The EE deviation window has always followed it, while the time interval devoted to JB interference is shown shifted to the left as a result of the "jitter".
In Fig. 4D, JB interference is shown again shifted to the right but still covers
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EA. The distance stealing signal JA is now attenuated (to increase the relative effect of JB), being situated practically at one of the ends of the JB interference, and the EE deviation window of the tracking radar remains centered on the time slot where she found the stolen distance window so far. The true EA of target A is at the other end of the jamming signal JB and no longer intervenes in the tracking device.
The stored distance is incorrect from the last offset between EA and JA. At this level, there are two possibilities for the tracking system. If it is equipped with a device called "suppression of the side lobes", the tracking stops because the level received by the side lobes or in the lateral parts of the main lobe is preponderant. Otherwise, the signals given by the deviation measurement are completely wrong and the orientation of the chase is arbitrary. In this hypothesis we can continue with Fig. 4E where the distance thief signal JA has completely disappeared. The only signals received by the tracking device come only from the side lobes and the tracking takes off.
Interference can thus continue as long as target A is lit by the tracking radar, only jammer B remaining in operation, so as to continue to mask the true EA of target A, to prevent it from being immediately found by the tracking radar if it goes on a search. We know that the acquisition times of modern tracking radars are fast.
For the reasons indicated above, attempts by the tracking radar to overcome the interference from these secondary lobes will be in vain, or in any case will considerably hamper it in the task of finding target A.
Naturally, the tracking radar can then
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find target B, in which case the previous operations are repeated, reversing the role of A and B.
For other types of tracking radars, a Doppler window flight, or a distance window and coherent Doppler flight, will be used instead of a distance window flight.
Among the advantages offered by the present invention, it will be noted that the mobiles A and B can approach the tracking radar while standing at a relative distance from each other significantly greater than with the techniques. conventional cooperative scrambling, taking into account that one of the mobiles is in the main lobe and the other in the secondary lobes, instead of the two having to remain in the main lobe. This minimizes the risk that a tracking device equipped with powerful retaliation means will destroy both mobiles at the same time. The navigation of the two mobiles is facilitated. And, of course, the passage of interference from one of the mobiles by the secondary lobes considerably counteracts the discrimination between the two targets by signal processing at the level of the tracking radar.
The distance between mobiles A and B is limited only by the range of the auxiliary link, possibly modified by obstacles on the ground which can intercept the link (case, for example, of two planes entering two neighboring valleys) .
Fig. 5 gives in slightly more detailed form an alternative embodiment of the device of FIG. 2. The comparison of Figs. 2 and 5 is facilitated by the presence of a dashed line frame 6 and the microprocessor 46. The latter delivers its digital information to the modem 60, which is here broken down into a reception part and a transmission part. The transmission part excites a combiner 614, after modulation of a carrier by the circuit 620, which also receives the
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frequency transposition output 612, the input of which is excited by elements of the interference generator 45 of FIG. 2. This frequency transposition is desirable for the transmission of the interference pattern to the cooperating mobile.
The output of the combiner 614 is applied to an amplifier 616, followed by a bandpass filter 618, then by a transmission amplifier 62 which excites the transmission antenna 32.
Conversely, on the reception side, the reception antenna 31 excites the bandpass filter 317, which is followed by an amplifier 615, then by a decombinator 613. This has an output which goes to the reception part of the modem 60 , after detection by the circuit 619 to deliver the digital information received to the microprocessor 46. The other output of the decombinator 613 is applied to another frequency transposition device 611, which will also transmit to the jamming generator 45.
In fact, for practical reasons, the frequency transpositions 611 and 612 are located inside the interference generator 45, which is illustrated in FIG. 2 the passage of the dashed line 6 over part of this same jamming generator.
We will now describe in FIG. 6 a preferred variant of the invention, which relates to antenna devices and high frequency stages. In this variant, the same high-frequency stages are used both for the tracking radar and for the cooperating mobile, but of course in a separate manner with regard to transmission and reception. This arrangement is particularly advantageous for aircraft.
The threat receiving 21 and cooperating receiving antennas 31 are connected together to a duplexer 23, the output of which is applied to receiving stages in
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high frequency 24, followed by a new duplexer 25. One of the outputs of the duplexer 25 goes into the chain devoted to FIG. 2 upon reception of the signals from the tracking device, for example at the point a located at the output of the filter 40. The other output of the duplexer 25 is applied to an amplifier 26, the output of which is applied for example to the point ss located on the Fig. 5 at the input of the combiner 613. This connection naturally replaces the elements situated to the left of the point ss in FIG. 5.
Conversely, point 1 in FIG. 5 is connected to an amplifier 36, which goes to an input of a duplexer 35. (The elements situated to the left of point 1 in Fig. 5 are then deleted). The other input of the duplexer 35 receives the signal present at a point in the transmission chain intended for the tracking radar in FIG. 2, for example the point. The output of the duplexer 35 is applied to a transmit amplifier 34, which excites a duplexer 33. The two outputs of the latter energize the transmit antennas for threat 22 and for the cooperating mobile 32, respectively.
Such an arrangement is made possible by the fact that the transmissions relating to the threat and those relating to the cooperant take place in different parts of the spectrum, as shown in FIG. 7. This represents the frequency on the abscissa and on the ordinate an arbitrary parameter p. In the diagram in Fig. 7, the central slot ZP designates the frequency band usually devoted to tracking radar, or at least to what concerns the type of mobile considered. On either side are available the bands Z1 and Z2 in which the reciprocal transmission of information between the two targets may be situated, intended to implement cooperative scrambling according to the present invention. Fig. 8 details one of these parts Zl or
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Z2 'as an example.
In Fig. 8, the zone Z4 represents the part of the spectrum occupied by the digital information transmitted from the output 620 and received at the input 619B of the cooperant. Zone Z5 represents the part of the spectrum used by the reverse link between A and E. Zone Z3 represents the spectrum occupied by the interference pattern which can extend over several hundred MHz.
It has been found that the present invention makes it possible to achieve excellent jamming by keeping a distance of the order of a kilometer between the targets, while making it possible to arrive at close range from the tracking radar.
In the case of aircraft, this performance increases their chances of permanently escaping from the tracking radar, whether it be a fire control or a missile.
In the case of ships, the implementation of jamming techniques according to the present invention gives them sufficient time to implement their defense, as well as to develop lures of another type, of a nature to simulate with sufficient credibility the radar "signature" of the ship.
Appropriate antenna devices for each type of target should be examined.
For an aircraft, two antennas are provided concerning the threat, installed for example respectively on the front edge and the rear edge of the fin, to "light" respectively forward and backward. These antennas can be used in switching. On the cooperating side, the antennas are not, for example, placed on the lateral edges of the fin, and can also operate by switching. In practice, each antenna can be split, to ensure the transmission and reception functions separately.
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In the case of a ship, the installation of the antennas is easier, but it must be provided to locate in all directions, either using a sufficient number of antennas, or using omnidirectional antennas. The use of a series of discrete antennas makes it possible to prevent the intercommunication between the cooperating targets from being perceived by the tracking radar.
It will also be noted that it is particularly advantageous for the first target A, that which is located in the main lobe of the tracking radar, to interrupt all transmissions of the jamming pattern and of the jamming request by the cooperating party when it does not receive pulses from the tracking device.
It was previously indicated that the roles of the two targets are reversed when the second B comes to receive more energy from the tracking device than the first A which is supposed to be alone in the main lobe. This inversion is of course accompanied by a sufficient time constant, or by a discrimination of sufficient level to avoid inadvertent switching during an approach in terrain follow-up where the pursued target A comes to be masked briefly.
An improvement in the efficiency on the interference pattern emitted by the cooperant can be obtained by the fact that the polarization of the interference emission can be made on the polarization orthogonal to that of the operation of the tracking device. Fig. 9 typically represents the gains of the tracking antenna over normal polarization and cross polarization, where it is noted that the cross polarization has a gain greater at the level of the secondary lobes. Therefore, a modulation of the polarization of re-emission of the co-
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rant must improve the efficiency of the interference, especially when the target mobiles are aircraft which have large and unsynchronized roll fluctuations.