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Leurre électromagnétique actif, et procédé de leurrage L'invention concerne le leurrage électromagnétique, dont le but est de produire des effets de séduction et de déception sur les systèmes d'armes radar de conduite de tir de missiles et de canons.
Dans sa fonction d'autoprotection, le leurrage électromagnétique vise à engendrer de fausses cibles vis-à-vis des radars de poursuite ou d'autodirecteurs de missiles (systèmes solair, air-air) dans le but d'attirer le tir canon au missile sur ces fausses cibles, ce qui est appelé"effet de déception ou de séduction".
Ces fausses cibles doivent être, du point de vue du système de radar ou du missile adverse, tout aussi crédibles que l'écho de peau ou signature de l'avion lui-même. Elles doivent en outre être plus attirantes que l'avion, de façon à écarter de l'aéronef la menace que constitue ce système d'arme.
Les signaux électromagnétiques émis par ceux-ci font l'objet normalement d'une rétrodiffusion sur la cible. Les signaux rétrodiffusés sont de plus en plus couramment traités dans
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les récepteurs de façon cohérente, afin non seulement de connaître la position de la cible relativement à l'arme qui l'attaque, mais aussi d'extraire la vitesse de rapprochement de la cible, par un traitement Doppler.
Le traitement Doppler permet en effet une très bonne discrimination des cibles mobiles parmi le fouillis de sol, un meilleur discernement des différents échos issu de diverses cibles, ainsi qu'une acuité accrue quant au suivi d'une cible, après la reconnaissance initiale ou'acquisition'de celle-ci.
Les systèmes évolués, dits"Pulse-Doppler", sont même susceptibles d'examiner la corrélation entre la distance et la vitesse des cibles, afin d'écarter tous les échos fictifs et non vraisemblables qui pourraient être engendrés par des modes de brouillage élémentaires.
Plusieurs aéronefs volant de concert peuvent mettre en oeuvre un mode de brouillage dit"multiporteur", particulièrement efficace. Un tel procédé est inapplicable dans le cas d'un aéronef isolé. Dans certains cas, celui-ci doit se contenter de modes de brouillage élémentaires, tels que l'émission par un brouilleur d'un bruit continu de barrage.
0n sait alors mettre en oeuvre, par exemple dans un autodirecteur, des moyens de contre-contre-mesure tels que le "homing sur brouilleur" : l'autodirecteur se contente de suivre le brouilleur en ne cherchant plus l'aéronef, ce qui lui permet de rallier sa cible. 0n conçoit donc qu'un aéronef isolé peut se trouver dans une situation délicate.
On connaît bien par ailleurs des leurres électromagnétiques passifs, utilisant des paillettes également dénommées "chaff". Ceux-ci sont d'un emploi aisé, grâce à des. lanceleurres intégrés, de surcroit de poids faible. Un aéronef peut donc embarquer un très grand nombre de paillettes à un coût peu importarc et celles-ci peuvent aussi créer une surface
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,-val équivalente radar importante pour autant que la formation du nuage qu'elles constituent, une fois larguées, soit judi- cieusement contrôlée. Combinés avec un brouillage à bruit, et éventuellement des manoeuvres d'évitement de la part de l'aéronef, ces leurres passifs sont efficaces, du moins lorsque la menace est équipée d'un radar non cohérent.
Il en est différemment dans le cas contraire, c'est-à-dire lorsque la menace utilise un radar cohérent. En effet, la corrélation distance-vitesse permet alors de reconnaître immédiatement qu'il s'agit d'un nuage de paillettes, et non d'un aéronef.
En bref, le ralentissement brutal que subissent les paillettes après éjection induit une discrimination de vitesse aisée de la part des systèmes adverses.
La présente invention a essentiellement pour but de fournir un leurre électromagnétique actif d'une grande crédibilité, efficace en particulier à l'égard de menaces utilisant un signal Doppler à faible niveau.
Un autre but de l'invention est de réaliser un tel dispositif qui soit de faible coût, de faibles dimensions, et de faible poids, en même temps que possédant une architecture électronique et mécanique extrêmement simple.
L'invention a encore pour but de permettre la réalisation d'un tel leurre qui soit aussi peu que possible sujet à un saut de vitesse initiale lors de son largage depuis l'aéronef.
Selon une caractéristique générale de l'invention, le leurre électromagnétique actif proposé comprend, en combinaison : - une antenne,
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- un duplexeur, relié à l'antenne, et possédant par ailleurs une sortie et une entrée, - une chaîne d'amplification hyperfréquence, à l'état solide, branchée entre la sortie et l'entrée du duplexeur, et - des moyens autonomes pour l'alimentation de cette chaîne d'amplification.
Selon une autre caractéristique importante de l'invention, la chaîne d'amplification, à fort gain, comprend au moins un organe de retard ; un commutateur-modulateur rapide est prévu, entre la sortie et l'entrée du duplexeur, en série avec ou dans la chaîne d'amplification. Ceci fournit un répondeur cohérent à large bande instantanée.
La chaîne d'amplification comprend au moins deux amplificateurs, de gain 30 dB au moins, encadrant au moins une ligne à retard.
Dans un mode de réalisation particulier, la chaîne d'amplification est constituée de deux amplificateurs, de gain 35 dB, encadrant une ligne à retard de 10 nanosecondes, et d'atténuation-5 dB. Le modulateur opère à une cadence correspondant à la longueur de la ligne à retard, et qui sera donc de quelques dizaines de MHz au moins. On prendra par exemple 50 MHz.
De préférence, le leurre comporte en outre un dispositif de contrôle de gain, sélectif en fonction de la fréquence, et agissant sur les deux amplificateurs. Ceci permet notamment de compenser les variations de gain sur la largeur de bande utile dans laquelle le leurre est susceptible d'opérer.
Par ailleurs, les moyens d'alimentation comprennent avanta-
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geusement une ou des piles au lithium ou piles thermiques.
Il est intéressant que le duplexeur soit un circulateur, de façon à limiter les couplages indésirés entre son entrée et sa sortie, vis-à-vis de la chaîne d'amplification.
Par ailleurs, l'antenne est de préférence une antenne spirale, à large couverture angulaire.
Dans une application particulière, le leurre est disposé dans un boîtier ou conteneur de dimensions réduites, tel qu'une cartouche, dont le radôme de tête loge l'antenne, et dont la queue loge la pile, ainsi que des organes aérodynamiques tels que des ailettes, propres à minimiser la vitesse initiale de la cartouche à son lancement.
La cartouche peut également loger une charge d'autodestruction, retardée, et excitée au moment de son lancement.
Dans une disposition particulière, le circulateur et le commutateur-modulateur sont logés axialement dans la cartouche, entourés par les amplificateurs, entourés à leur tour par un bobinage de câble coaxial définissant la ligne à retard.
L'invention offre également un procédé de leurrage, qui consiste en le largage, depuis un aéronef, d'un leurre tel que défini ci-dessus.
Très avantageusement, ce procédé se complète de l'actionnement d'un brouilleur, simultanément au largage du leurre, c'est-à-dire concurremment de ce largage. Le largage du leurre et/ou l'actionnement du brouilleur vont se faire consécutivement à la détection d'une menace.
Le but du brouillage est de couvrir la signature de l'aéronef, alors que le leurre peut produire un signal beaucoup plus puissant, qui va progressivement s'écarter de l'aéro-
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nef, et par conséquent constituer une cible fictive tout à fait crédible, de nature à écarter la menace.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à l'examen de la description détaillée ci-après, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est le schéma électrique de principe d'un leurre selon l'invention ; et - la figure 2 est un exemple d'implantation de ce leurre dans une cartouche.
Les figures, et notamment la figure 2, comportent des éléments géométriques. En conséquence, elles sont incorporées à la description, non seulement pour compléter celle-ci, mais aussi pour contribuer à la définition de l'invention, en tant que de besoin.
Sur la figure l, une antenne spirale l, à large couverture angulaire, est reliée à un duplexeur 2 qui est ici un circulateur.
La sortie du circulateur alimente une chaîne d'amplification 3 constituée d'un premier amplificateur 31, de gain 35 dB, suivi d'une ligne à retard 32, pour un temps de 10 nanosecondes, qui est compatible avec une atténuation de-5 dB. Cette ligne à retard 32 est suivie d'un commutateur 35, associé à un modulateur de commande 34, opérant à 50 MHz. Le commutateur 35 est enfin suivi d'un autre amplificateur 33, semblable au premier, et qui termine la chaîne d'amplification 3, se trouvant donc relié à l'entrée du circulateur 2.
Les signaux captés par l'antenne spirale l sont donc transmis par la sortie du circulateur 2 à la chaîne d'amplification 3, qui les restitue, fortement amplifiés, à l'entrée
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2 du circulateur, pour réémission par l'antenne spirale 1.
Même s'il est constitué d'un circulateur à ferrite, le duplexeur 2 ne garantit pas un découplage parfait entre sa sortie et son entrée. En effet, le gain de boucle apporté par la chaine d'amplification 3 est important, et par ailleurs l'antenne elle-même ne procure qu'un faible découplage.
Interviennent alors, en combinaison, la ligne à retard 32 et le commutateur-modulateur 34 et 35.
La ligne à retard 32 emmagasine des signaux en réception, pendant que le commutateur 35 est ouvert. Une fois que la ligne à retard est remplie, le commutateur 35 est fermé, et permet donc la réémission des signaux emmagasinés, jusqu'à l'antenne 1. Ce procédé permet d'éviter que le système n'entre spontanément en auto-oscillation.
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1 L'homme de l'art comprendra que la cadence de découpe doit tout d'abord être suffisamment rapide pour ne pas être détectée par le radar adverse. Il est également souhaitable de limiter la longueur de la ligne à retard, et par conséquent les pertes induites par celle-ci, de façon à bénéficier le plus possible du gain des amplificateurs.
Le choix de ceux-ci, dans leur nombre, leur position par rapport à la ligne à retard et leurs gains respectifs, doit se faire en tenant compte du besoin qu'il y a d'optimiser les performances en termes de rapport signal/bruit.
Ainsi, en variante du mode de réalisation décrit, on peut utiliser trois amplificateurs, séparés alors par deux lignes à retard. L'ensemble modulateur-commutateur peut de son côté être placé soit à l'intérieur de la chaîne d'amplification, soit à l'extérieur de celle-ci, pourvu qu'il reste dans la boucle définie entre la sortie et l'entrée du circulateur 2.
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Il est utile de prévoir un dispositif de correction de gain 36, agissant sur l'un des amplificateurs 31,33, ou mieux les deux. Le but de ce correcteur est de faire varier le gain de la chaîne d'amplification, compte tenu des variations des pertes dans la ligne de transmission et la ligne à retard, en fonction de la fréquence, ainsi éventuellement que des variations du gain des amplificateurs en fonction de la fréquence.
A titre d'exemple, les amplificateurs 31 et 33 peuvent être des amplificateurs monolithiques utilisant comme semi-conducteur l'arséniure de gallium, et dont la puissance de sortie va jusqu'à 500 milliwatts ou l watt. Leur alimentation électrique peut se faire au moyen d'une pile au lithium.
Ils peuvent couvrir une bande de fréquences s'étendant de 7 à 16,5 GHz, qui correspond aux menaces à faible niveau Doppler déjà évoquées.
Le système ainsi obtenu répond directement dans toute la bande hyperfréquence des amplificateurs. Il peut posséder une amplification globale de 62 dB. Compte tenu de la perte due à la découpe rapide, ceci représente une surface équivalente radar de 15 m2 environ, en fonctionnement linéaire, c'està-dire avant la saturation des amplificateurs. La surface équivalente radar d'un aéronef militaire étant pour sa part de 5 m2 au maximum, il apparaît que le leurre selon l'invention est trois fois plus puissant au moins que la signature radar de l'avion, laquelle peut être masquée par un brouillage, comme déjà évoqué.
Dans une application particulière, le leurre est implanté dans une cartouche, comme illustré sur la figure 2.
L'antenne 1 est placée derrière un radôme 51 qui forme la tête de la cartouche 5. La queue 52 de celle-ci, munie d'ailettes 58 permettant, d'une part un largage de la cartouche avec une faible vitesse relative par rapport à l'aéronef,
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d'autre part une stabilisation de la cartouche dans les filets d'air, pour qu'elle ne décélère pas trop vite, loge avantageusement une charge destructive 56. A côté de celleci est placée la pile au lithium 4.
Entre cette pile et l'antenne sont prévus, dans l'axe, le circulateur 2 et l'ensemble modulateur/commutateur 34,35.
De part et d'autre peuvent être implantés les deux amplificateurs 31,33 (ou plus, s'il y a lieu). Enfin, est bobiné autour de l'ensemble un câble coaxial 32 qui définit la ligne à retard (le cas échéant les lignes à retard). Les interconnexions entre les différents éléments sont réalisées par découplage à guides d'ondes et les transistions guides d'ondes/coaxial, de la manière connue de l'homme de l'art.
La mise en oeuvre du leurre s'effectue comme suit : - largage depuis l'aéronef, - en même temps, excitation de la charge de destruction 56, qui détruira le leurre au bout d'un temps choisi, - faible vitesse relative du leurre vis-à-vis de l'aéronef, et stabilisation du leurre dans le sens des filets d'air, à l'aide des ailettes 58, pour qu'il conserve un mouvement régulier et continu de décélération vis-à-vis de l'aéronef, - mise en oeuvre du brouillage, qui elle aussi est déclenchée automatiquement par le largage.
De façon simultanée ou quasi-simultanée, les organes de détection de la menace auront déclenché le brouilleur de l'aéronef, qui masque alors la signature radar de celui-ci, lequel peut aussi procéder à des manoeuvres d'évitement.
Voyant apparaître, à côté du brouillage, une cible dont la signature radar domine celle de l'aéronef, sans pour autant
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être nettement plus puissante que celle-ci, la menace aura toutes les chances d'être séduite par ce leurre.
L'homme de l'art appréciera qu'avec une grande efficacité et une grande économie de moyens, l'invention apporte un progrès très important en matière d'autoprotection des aéronefs, surtout lorsqu'ils sont isolés.
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The invention relates to electromagnetic decoy, the aim of which is to produce effects of seduction and deception on the radar weapons systems for driving missile and cannon fire.
In its self-protection function, electromagnetic decoy aims to generate false targets vis-à-vis tracking radars or missile seeker (solair, air-air systems) in order to attract cannon fire to the missile on these false targets, which is called "deception or seduction effect".
These false targets must be, from the point of view of the radar system or the opposing missile, just as credible as the skin echo or signature of the aircraft itself. They must also be more attractive than the plane, so as to remove from the aircraft the threat posed by this weapon system.
The electromagnetic signals emitted by them are normally the subject of a backscatter on the target. Backscattered signals are more and more commonly processed in
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the receivers in a coherent way, in order not only to know the position of the target relative to the weapon which attacks it, but also to extract the speed of approach of the target, by a Doppler treatment.
Doppler treatment allows very good discrimination of moving targets among the soil clutter, better discernment of the different echoes from various targets, as well as increased acuity in terms of tracking a target, after initial recognition or ' acquisition of it.
Advanced systems, known as "Pulse-Doppler", are even capable of examining the correlation between the distance and the speed of the targets, in order to eliminate all the fictitious and not probable echoes which could be generated by elementary interference modes.
Several aircraft flying in concert can implement a so-called "multi-carrier" jamming mode, which is particularly effective. Such a method is inapplicable in the case of an isolated aircraft. In certain cases, the latter must be content with elementary interference modes, such as the emission by a jammer of a continuous barrier noise.
0n then knows how to implement, for example in a seeker, means of countermeasure such as "homing on jammer": the seeker is content to follow the jammer no longer looking for the aircraft, which allows to rally its target. It is therefore understandable that an isolated aircraft may be in a delicate situation.
Passive electromagnetic decoys are also well known, using flakes also called "chaff". These are easy to use, thanks to. integrated launcher, moreover of low weight. An aircraft can therefore carry a very large number of flakes at a low cost and these can also create a surface
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, -val significant radar equivalent provided that the formation of the cloud they constitute, once released, is carefully controlled. Combined with noise interference, and possibly avoidance maneuvers by the aircraft, these passive decoys are effective, at least when the threat is equipped with non-coherent radar.
It is different in the opposite case, that is to say when the threat uses a coherent radar. Indeed, the distance-speed correlation then makes it possible to immediately recognize that it is a cloud of glitter, and not an aircraft.
In short, the sudden slowdown that the flakes undergo after ejection induces an easy speed discrimination on the part of the opposing systems.
The main object of the present invention is to provide an active electromagnetic decoy of high credibility, effective in particular with regard to threats using a low level Doppler signal.
Another object of the invention is to produce such a device which is inexpensive, small in size, and light in weight, at the same time as having an extremely simple electronic and mechanical architecture.
The invention also aims to allow the realization of such a lure which is as little as possible subject to an initial speed jump when it is released from the aircraft.
According to a general characteristic of the invention, the proposed active electromagnetic decoy comprises, in combination: - an antenna,
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- a duplexer, connected to the antenna, and moreover having an output and an input, - a microwave amplification chain, in the solid state, connected between the output and the input of the duplexer, and - autonomous means for the supply of this amplification chain.
According to another important characteristic of the invention, the amplification chain, with high gain, comprises at least one delay member; a fast switch-modulator is provided, between the output and the input of the duplexer, in series with or in the amplification chain. This provides a consistent instantaneous broadband responder.
The amplification chain comprises at least two amplifiers, gaining at least 30 dB, framing at least one delay line.
In a particular embodiment, the amplification chain consists of two amplifiers, gaining 35 dB, framing a delay line of 10 nanoseconds, and attenuation -5 dB. The modulator operates at a rate corresponding to the length of the delay line, and which will therefore be at least a few tens of MHz. Take for example 50 MHz.
Preferably, the decoy further comprises a gain control device, selective according to the frequency, and acting on the two amplifiers. This makes it possible in particular to compensate for the variations in gain over the useful bandwidth in which the lure is capable of operating.
Furthermore, the supply means include before-
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one or more lithium batteries or thermal batteries.
It is interesting that the duplexer is a circulator, so as to limit the unwanted couplings between its input and its output, with respect to the amplification chain.
Furthermore, the antenna is preferably a spiral antenna, with wide angular coverage.
In a particular application, the lure is placed in a housing or container of reduced dimensions, such as a cartridge, whose head radome houses the antenna, and whose tail houses the battery, as well as aerodynamic members such as fins, capable of minimizing the initial speed of the cartridge at launch.
The cartridge can also house a self-destruct charge, delayed and excited at the time of its launch.
In a particular arrangement, the circulator and the switch-modulator are housed axially in the cartridge, surrounded by the amplifiers, surrounded in turn by a coaxial cable winding defining the delay line.
The invention also offers a method of decoy, which consists in dropping, from an aircraft, a decoy as defined above.
Very advantageously, this process is completed by the actuation of a jammer, simultaneously with the release of the decoy, that is to say concurrently with this release. The release of the lure and / or the actuation of the jammer will be done following the detection of a threat.
The purpose of the jamming is to cover the signature of the aircraft, while the decoy can produce a much more powerful signal, which will gradually move away from the aircraft.
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nave, and therefore constitute a completely credible fictitious target, likely to avert the threat.
Other characteristics and advantages of the invention will appear on examining the detailed description below, as well as the appended drawings, in which: - Figure 1 is the basic electrical diagram of a lure according to the invention ; and - Figure 2 is an example of installation of this lure in a cartridge.
The figures, and in particular Figure 2, include geometric elements. Consequently, they are incorporated into the description, not only to supplement it, but also to contribute to the definition of the invention, as necessary.
In FIG. 1, a spiral antenna 1, with wide angular coverage, is connected to a duplexer 2 which is here a circulator.
The output of the circulator feeds an amplification chain 3 consisting of a first amplifier 31, gain 35 dB, followed by a delay line 32, for a time of 10 nanoseconds, which is compatible with attenuation of -5 dB . This delay line 32 is followed by a switch 35, associated with a control modulator 34, operating at 50 MHz. The switch 35 is finally followed by another amplifier 33, similar to the first, and which ends the amplification chain 3, being therefore connected to the input of the circulator 2.
The signals received by the spiral antenna l are therefore transmitted by the output of circulator 2 to the amplification chain 3, which restores them, strongly amplified, at the input.
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2 of the circulator, for retransmission by the spiral antenna 1.
Even if it consists of a ferrite circulator, duplexer 2 does not guarantee perfect decoupling between its output and its input. Indeed, the loop gain provided by the amplification chain 3 is significant, and moreover the antenna itself provides only a weak decoupling.
There is then a combination of delay line 32 and switch-modulator 34 and 35.
The delay line 32 stores signals on reception, while the switch 35 is open. Once the delay line is filled, the switch 35 is closed, and therefore allows the retransmission of the stored signals, up to the antenna 1. This method makes it possible to prevent the system from spontaneously entering into self-oscillation. .
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1 Those skilled in the art will understand that the cutting rate must first of all be fast enough not to be detected by the opposing radar. It is also desirable to limit the length of the delay line, and consequently the losses induced by it, so as to benefit as much as possible from the gain of the amplifiers.
The choice of these, in their number, their position relative to the delay line and their respective gains, must be made taking into account the need to optimize performance in terms of signal / noise ratio .
Thus, as a variant of the embodiment described, three amplifiers can be used, then separated by two delay lines. The modulator-switch assembly can for its part be placed either inside the amplification chain, or outside of it, provided that it remains in the loop defined between the output and the input of circulator 2.
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It is useful to provide a gain correction device 36, acting on one of the amplifiers 31,33, or better both. The purpose of this corrector is to vary the gain of the amplification chain, taking into account variations in losses in the transmission line and the delay line, as a function of frequency, as well as possibly variations in the gain of amplifiers. depending on the frequency.
By way of example, the amplifiers 31 and 33 can be monolithic amplifiers using gallium arsenide as semiconductor, and the output power of which goes up to 500 milliwatts or l watt. They can be powered by a lithium battery.
They can cover a frequency band extending from 7 to 16.5 GHz, which corresponds to the low Doppler threats already mentioned.
The system thus obtained responds directly throughout the microwave band of the amplifiers. It can have an overall amplification of 62 dB. Taking into account the loss due to rapid cutting, this represents an equivalent radar surface of around 15 m2, in linear operation, that is to say before the amplifiers are saturated. The equivalent radar surface of a military aircraft being for its part of 5 m2 at most, it appears that the lure according to the invention is at least three times more powerful than the radar signature of the aircraft, which can be masked by a interference, as already mentioned.
In a particular application, the lure is implanted in a cartridge, as illustrated in FIG. 2.
The antenna 1 is placed behind a radome 51 which forms the head of the cartridge 5. The tail 52 thereof, provided with fins 58 allowing, on the one hand, a release of the cartridge with a low relative speed compared to to the aircraft,
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on the other hand, stabilization of the cartridge in the air streams, so that it does not decelerate too quickly, advantageously houses a destructive charge 56. Next to this is placed the lithium battery 4.
Between this battery and the antenna are provided, in the axis, the circulator 2 and the modulator / switch assembly 34, 35.
On both sides can be installed the two amplifiers 31,33 (or more, if necessary). Finally, a coaxial cable 32 is wound around the assembly which defines the delay line (where applicable the delay lines). The interconnections between the various elements are made by decoupling with waveguides and the waveguide / coaxial transistions, in a manner known to those skilled in the art.
The implementation of the decoy is carried out as follows: - dropping from the aircraft, - at the same time, excitation of the destruction charge 56, which will destroy the decoy after a selected time, - low relative speed of the decoy vis-à-vis the aircraft, and stabilization of the lure in the direction of the air streams, using the fins 58, so that it retains a regular and continuous movement of deceleration vis-à-vis the 'aircraft, - implementation of jamming, which is also automatically triggered by the release.
Simultaneously or almost simultaneously, the threat detection bodies will have triggered the aircraft jammer, which then masks the radar signature of the aircraft, which can also perform avoidance maneuvers.
Seeing, next to the interference, a target whose radar signature dominates that of the aircraft, without, however,
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be significantly more powerful than this, the threat will most likely be seduced by this lure.
Those skilled in the art will appreciate that with great efficiency and great economy of means, the invention provides very significant progress in terms of aircraft self-protection, especially when they are isolated.