EP0415818B1 - Commande de pointage pour système d'antenne à balayage électronique et formation de faisceau par le calcul - Google Patents

Commande de pointage pour système d'antenne à balayage électronique et formation de faisceau par le calcul Download PDF

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EP0415818B1
EP0415818B1 EP90402313A EP90402313A EP0415818B1 EP 0415818 B1 EP0415818 B1 EP 0415818B1 EP 90402313 A EP90402313 A EP 90402313A EP 90402313 A EP90402313 A EP 90402313A EP 0415818 B1 EP0415818 B1 EP 0415818B1
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EP
European Patent Office
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digital
delay
signal
analog
input
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EP90402313A
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EP0415818A1 (fr
Inventor
André Champeau
Serge Maclman
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2682—Time delay steered arrays

Definitions

  • the present invention relates to an antenna system with electronic scanning and beam formation by calculation, and in particular a way of achieving, over a very wide angular range, precise pointing in a wide frequency band.
  • a fixed array of elementary antennas is used in very large numbers each receiving (or transmitting) an elementary signal, the combination of the various elementary signals corresponding to the wave to be received (or to be transmitted).
  • Electronic scanning consists in receiving (or transmitting) a wave whose orientation is not the same as that of the network, for example a wave whose direction of propagation forms an angle of site and / or azimuth relative to the axis of the network.
  • the first technique consists in making an approximation of the delay by phase shift of the received wave.
  • phase shifting circuit placed in the active module associated with each of the elementary antennas; in addition, the phase shifts can be adjusted quickly and with adequate quantification.
  • propagation delay lines have hitherto been used, which are either radioelectric (coaxial lines) or optical (optical fibers). , after electro-optical conversion).
  • Each reception channel thus comprises a battery of delay lines; for each targeted direction, the line which switches the delay corresponding to the desired delay gradation is switched for each channel.
  • This technique due to the fact that it introduces a pure delay and no longer an approximation of a delay, eliminates the aforementioned defects in frequency dispersivity and therefore allows operation over a very wide band and for a network of large dimensions.
  • the switching (electrical or optical) of the delay lines involves a significant response time which introduces a certain slowness in the "reprogramming" of the antenna array (that is to say the modification of its pointing and of its law of illumination).
  • the object of the present invention is to provide a pointing mode of the latter type using digital delay generators operating indirectly on the digital signals of the elementary antennas of the network by means of the clock signals of the analog-digital or digital converters.
  • analog used for change from analog to digital or digital to analog form While being very simple and inexpensive, especially when the digital signals of the elementary antennas are presented in a parallel format, this pointing mode provides a possibility of variation of pointing direction over an extremely wide range, in an almost continuous manner and without appearance of no frequency dispersion phenomenon.
  • the invention is an improvement to an antenna system comprising a plurality of elementary antennas configured in a network with, associated with each antenna or antenna sub-network, a reception channel comprising, in series: an active module for reception; delay means, capable of selectively introducing a pure propagation delay of the signal picked up by the elementary antenna, so as to produce for the various respective elementary antennas a gradation of delays making it possible to define a desired pointing of the direction of the wave to receive in relation to the proper orientation of the network; and an analog / digital converter receiving the received analog signal as an input to output, to a beamforming calculator, a corresponding digitized signal.
  • Analog to digital converter includes analog signal input, digital signal output and clock input receiving a clock signal controlling the sampling instant of the conversion.
  • the delay means comprise a digitally programmable delay generator having: a programming input receiving from a time attendance computer a digital control word defining the delay to be produced; a trigger input receiving the clock signal controlling the sampling instant of the conversion of the analog / digital converter; and a signal output driving the clock input of the analog / digital converter, the digital signal output of the analog / digital converter being directly applied to the corresponding input of the beamforming computer.
  • the invention also applies to the case of an antenna operating in transmission, for the formation of illumination beams.
  • the transmission channel associated with each antenna or antenna sub-network comprises, in series: a digital / analog converter receiving as input, from a beamforming calculator, the digital signal to be transmitted and delivering at output a corresponding analog signal; delay means, capable of selectively introducing a pure propagation delay of the signal to be emitted by the elementary antenna, so as to produce for the different respective elementary antennas a gradation of delays making it possible to define a desired pointing of the direction of the wave to be emitted relative to the proper orientation of the network; and an active transmission module.
  • the digital to analog converter comprises a digital signal input, an analog signal output and a clock input receiving a clock signal controlling the sampling instant of the conversion.
  • the delay means comprise a digitally programmable delay generator having a programming input receiving from a pointing computer a digital control word defining the delay to be produced, a trigger input receiving the commanding clock signal the sampling time of the conversion of the digital / analog converter and a signal output driving the clock input of the digital / analog converter.
  • the digital control word produced by the pointing computer can take into account, in addition to the pure delay necessary for pointing, the compensation for pure differential delays between channels introduced by the differences in length of the respective transmission lines of the clock signals and / or transmission of the signals picked up by the elementary antennas.
  • each channel can also include controlled phase shifting means, capable of selectively introducing a phase delay of the signal picked up and / or transmitted by the elementary antenna, so as to allow fine adjustment of the pointing defined by the gradation of the pure delays. produced by digital delay means.
  • Figure 1 is a schematic representation of a network antenna pointing system of the prior art.
  • Figure 2 is a schematic representation, homologous to that of Figure 1, of a network antenna pointing system according to one embodiment of the invention.
  • Figure 3 shows the digitally programmable delay generator in isolation.
  • a network comprising as many reception channels as elementary antennas.
  • FIG. 1 illustrates the systems, mentioned above, of pure delay pointing used so far.
  • the reception channel associated with each elementary antenna 1 comprises an active reception module 2 and an analog / digital converter 3 delivering (in a digitized form, to a beamforming calculator 4, the received signals.
  • the beams formation results from 'a certain number of weighting coefficients applied to each of the channels, the different coefficients being produced by a calculator for developing the coefficients 5 according to the desired illumination law.
  • the weighted sum of the different channels which therefore corresponds to the received signals processed in the angular domain, is transmitted on a bus 6 (or other means of transmission) for analysis in the other processing axes.
  • the system also includes a time base 7 generating clock signals applied to the different analog / digital converters 3 (control of the sampling instant of the samplers / blockers of these converters), and a battery of delay lines 8 making it possible to introduce the desired pure propagation delay on each channel.
  • the delay line battery 8 comprises, for each channel, a plurality of delay lines (electrical or optical) 9 selected by switches 10, 11 (diodes or transistors) controlled by a pointing computer 12 via a beam of control lines 13.
  • the line is chosen which makes it possible to compensate for the propagation delay ⁇ t i resulting from the difference in orientation between the plane P of the network and the plane P 'of the wave to be received.
  • the converters 3 then being digital / analog converters
  • the modules 2 being transmission modules
  • the pointing direction being the direction of the wave to be transmitted.
  • FIG. 2 illustrates an embodiment of the invention.
  • the batteries of delay lines 8 have been eliminated and the elementary antennas 1 are directly connected to the active modules 2 and to the analog / digital converter 3, that is to say that the signal applied at input A (analog input) of analog / digital converter 3 is a signal with no added delay.
  • the compensation delay will no longer be introduced at the level of the analog circuits, as was the case in the prior art, but downstream, at the level of the digital circuits.
  • circuits 14 of the "digitally programmable delay generator” type are very advantageously produced by circuits 14 of the "digitally programmable delay generator" type.
  • They essentially comprise, as illustrated in isolation in FIG. 3, a trigger input D, a delayed signal output S and a programming input P receiving a digital word defining the desired delay.
  • the programmable delay generators available today have a very large delay dynamic, typically from a few nanoseconds to several hundred microseconds, with a resolution of the order of 10 ps.
  • the clock signals produced by the time base 7 are thus applied to the trigger input D of the respective delay generators, the clock signal then being transmitted to the input H of the analog / digital converter 3 with a delay, specific to each of the channels, defined by the digital word generated by the pointing computer 12 and applied to the programming input P.
  • the lengths of the lines distributing the clock signals of the time base 7 to each of the delay generators 14 can be of identical or different lengths; in the latter case, the pointing calculator 12 takes these length differences into account and compensates for them by an appropriate correlative modification of the digital word applied to the input P.
  • This embodiment in which the clock signals are acted on, has the further advantage of acting on signals produced internally by the time base, which are therefore signals that are not very sensitive to disturbances and not bearers of complex information; there is therefore not (with the exception of jitter or phase noise) any degradation of the signal / noise ratio due to (the insertion of an added delay.
  • the principle of the invention is of course applicable in transmission for the formation of illumination beams, the differential delays being applied to the digital level of the generation of the signals driving the transmission modules of the elementary antennas.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

  • La présente invention concerne un système d'antenne à balayage électronique et formation de faisceau par le calcul, et notamment une manière de réaliser, sur une plage angulaire très étendue, un pointage précis dans une large bande de fréquences.
  • Dans ces antennes, on utilise un réseau fixe d'antennes élémentaires en très grand nombre recevant (ou émettant) chacune un signal élémentaire, la combinaison des différents signaux élémentaires correspondant à l'onde à recevoir (ou à émettre).
  • Le balayage électronique consiste à recevoir (ou à émettre) une onde dont l'orientation n'est pas la même que celle du réseau, par exemple une onde dont la direction de propagation forme un angle de site et/ou d'azimut par rapport à l'axe du réseau.
  • Pour réaliser ce balayage électronique, il est nécessaire d'appliquer au signal reçu (ou émis) par chacune des antennes élémentaires un retard temporel respectif correspondant à l'augmentation du trajet de propagation introduit du fait de l'inclinaison de la direction de pointage par rapport à l'axe du réseau. Ceci est illustré sur les figures 1 et 2, où la référence 1 désigne chacune des antennes élémentaires, P le plan du réseau (pour la clarté de l'exposé, on supposera qu'il s'agit d'un réseau plan linéaire) et P' le plan de l'onde à recevoir ou à émettre dans la direction de pointage δ . On voit ainsi que, pour chaque antenne élémentaire 1, il faudra appliquer un retard Δt₁, Δt₂..Δtn, différent d'une antenne à l'autre.
  • Il a été proposé, essentiellement, deux techniques pour réaliser cette gradation de retards temporels.
  • La première technique consiste à réaliser une approximation du retard par déphasage de l'onde reçue.
  • Cette technique est simple à mettre en oeuvre, car elle ne requiert que des moyens purement électroniques (circuit déphaseur placé dans le module actif associé à chacune des antennes élémentaires) ; en outre, les déphasages peuvent être ajustés de façon rapide et avec la quantification adéquate.
  • Malgré sa souplesse d'emploi, cette technique ne peut malheureusement être employée que pour des variations angulaires faibles en relation avec les dimensions du réseau (le déphasage n'est qu'une approximation du retard temporel) ou pour une bande de fréquences très étroite.
  • En effet, concernant ce dernier point, comme la loi de phase dépend de la fréquence, si l'on sort d'une bande étroite de fréquences on constate un phénomène de dispersion en fréquence, homologue de celui des aberrations chromatiques rencontré en optique dans le cas des prismes et lentilles de Fresnel par exemple.
  • En d'autres termes, avec un pointage par déphaseurs, du fait de la sensibilité du pointage à la fréquence on se trouve très vite limité par la très faible bande instantanée dans laquelle on obtient la précision de pointage que permet le nombre d'éléments de l'antenne et la finesse de commande des phases.
  • C'est pourquoi, lorsque le spectre des fréquences de fonctionnement de l'antenne doit être large notamment si l'on veut une résolution en distance élevée il est nécessaire d'abandonner l'approximation par déphasage et d'introduire un retard pur véritable.
  • Pour mettre en oeuvre cette seconde technique à retard pur (technique à laquelle se rattache le système de l'invention), on utilise jusqu'à présent des lignes à retard de propagation, qui sont soit radioélectriques (lignes coaxiales) soit optiques (fibres optiques, après conversion électro-optique).
  • Chaque voie de réception comporte ainsi une batterie de lignes à retard ; pour chaque direction visée, on commute pour chaque voie celle des lignes qui permet de réaliser le retard correspondant à la gradation de retards voulue.
  • Cette technique, du fait qu'elle introduit un retard pur et non plus une approximation d'un retard, élimine les défauts précités de dispersivité en fréquence et autorise donc un fonctionnement sur une bande très large et pour un réseau de grandes dimensions.
  • Elle présente cependant des inconvénients, notamment de mise en oeuvre pratique : en effet, du fait que l'on procède par commutation, il n'est pas possible de faire varier le retard de façon continue et l'on doit donc prévoir autant de lignes que de directions discrètes sur lesquelles on souhaite pointer l'antenne. Ceci mène, pour l'ensemble du réseau, à un nombre total de lignes à retard égal au nombre souhaité de directions discrètes de pointage, multiplié par le nombre d'antennes élémentaires du réseau. On comprend aisément que, pour une antenne à haute résolution angulaire dont on voudrait exploiter au maximum la précision potentielle, le nombre de lignes à retard nécessaires serait en général prohibitif.
  • En outre, la commutation (électrique ou optique) des lignes à retard implique un temps de réponse non négligeable qui introduit une certaine lenteur dans la "reprogrammation" du réseau d'antennes (c'est-à-dire la modification de son pointage et de sa loi d'illumination).
  • Si l'on souhaite une couverture continue des directions de pointage, il faut combiner les deux techniques précitées, le pointage résultant alors d'un pointage principal (choix d'une direction) par retard pur, combiné à un pointage secondaire (pointage fin dans la direction choisie) par déphaseur.
  • Mais cette solution combinée est complexe à réaliser et à commander en pointage du fait de la superposition de deux moyens différents, ce qui la rend donc particulièrement coûteuse.
  • Il est également connu, par le brevet américain US-A-4,688,045 un mode de pointage par retard pur qui ne présente pas les inconvénients des deux techniques précitées. Celui-ci consiste à opérer de manière numérique grâce à des générateurs numériques de délai opérant directement sur les signaux des antennes élémentaires du réseau mis au préalable sous forme numérique à l'aide de convertisseurs analogique-numérique pour un fonctionnement en réception ou numérique-analogique pour un fonctionnement en émission.
  • La présente invention a pour but un mode de pointage de ce dernier type mettant en oeuvre des générateurs numériques de délai opérant indirectement sur les signaux numérisés des antennes élémentaires du réseau par l'intermédiaire des signaux d'horloge des convertisseurs analogique-numérique ou numérique-analogique utilisés pour le changement de forme analogique-numérique ou numérique-analogique. Tout en étant très simple et peu coûteux, surtout lors que les signaux numérisés des antennes élémentaires se présentent sous un format parallèle, ce mode de pointage procure une possibilité de variation de direction de pointage sur une plage extrêmement large, de façon quasi continue et sans apparition d'aucun phénomène de dispersion fréquentielle.
  • L'invention est un perfectionnement à un système d'antenne comprenant une pluralité d'antennes élémentaires configurées en un réseau avec, associée à chaque antenne ou sous-réseau d'antennes, une voie de réception comprenant, en série : un module actif de réception; des moyens à retard, propres à introduire sélectivement un retard pur de propagation du signal capté par l'antenne élémentaire, de manière à produire pour les différentes antennes élémentaires respectives une gradation de retards permettant de définir un pointage voulu de la direction de l'onde à recevoir par rapport à l'orientation propre du réseau ; et un convertisseur analogique/numérique recevant en entrée le signal analogique reçu pour délivrer en sortie, à un calculateur de formation de faisceau, un signal numérisé correspondant.
  • Le convertisseur analogique/numérique comprend une entrée de signal analogique, une sortie de signal numérisé et une entrée d'horloge recevant un signal d'horloge commandant l'instant d'échantillonnage de la conversion.
  • Selon l'invention, les moyens à retard comprennent un générateur de retard numériquement programmable ayant: une entrée de programmation recevant d'un calculateur de pointage un mot numérique de commande définissant le retard à produire;
    une entrée de déclenchement recevant le signal d'horloge commandant l'instant d'échantillonnage de la conversion du convertisseur analogique/numérique ; et une sortie de signal pilotant l'entrée d'horloge du convertisseur analogique/numérique, la sortie de signal numérisé du convertisseur analogique/numérique étant directement appliquée à l'entrée correspondante du calculateur de formation de faisceau.
  • L'invention s'applique également au cas d'un antenne fonctionnant en émission, pour la formation de faisceaux d'illumination.
  • Dans ce cas, la voie d'émission associée à chaque antenne ou sous-réseau d'antennes comprend, en série : un convertisseur numérique/analogique recevant en entrée, d'un calculateur de formation de faisceau, le signal numérique à émettre et délivrant en sortie un signal analogique correspondant ; des moyens à retard, propres à introduire sélectivement un retard pur de propagation du signal à émettre par l'antenne élémentaire, de manière à produire pour les différentes antennes élémentaires respectives une gradation de retards permettant de définir un pointage voulu de la direction de l'onde à émettre par rapport à l'orientation propre du réseau ; et un module actif d'émission.
  • Le convertisseur numérique/analogique comprend une entrée de signal numérique, une sortie de signal analogique et une entrée d'horloge recevant un signal d'horloge commandant l'instant d'échantlllonnage de la conversion.
  • Selon l'invention, les moyens de retard comprennent un générateur de retard numériquement programmable ayant une entrée de programmation recevant d'un calculateur de pointage un mot numérique de commande définissant le retard à produire, une entrée de déclenchement recevant le signal d'horloge commandant l'instant d'échantlllonnage de la conversion du convertisseur numérique/analogique et une sortie de signal pilotant l'entrée d'horloge du convertisseur numérique / analogique.
  • Avantageusement, que l'on soit en réception ou en émission, le mot numérique de commande produit par le calculateur de pointage peut prendre en compte, outre le retard pur nécessaire au pointage, la compensation des retards purs différentiels entre voies introduits par les différences de longueur des lignes respectives de transmission des signaux d'horloge et/ou de transmission des signaux captés par les antennes élémentaires.
  • Par ailleurs, chaque voie peut également comporter des moyens déphaseurs commandés, propres à introduire sélectivement un retard de phase du signal capté et/ou émis par l'antenne élémentaire, de manière à permettre un ajustement fin du pointage défini par la gradation des retards purs produits par les moyens à retard numérique.
  • On va maintenant donner des exemples de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés, sur lesquels les mêmes références numériques désignent des éléments fonctionnellement semblables.
  • La figure 1 est une représentation schématique d'un système de pointage d'antenne réseau de l'art antérieur.
  • La figure 2 est une représentation schématique, homologue de celle de la figure 1, d'un système de pointage d'antenne réseau selon un mode de réalisation de l'invention.
  • La figure 3 montre isolément le générateur de retard numériquement programmable.
  • Dans la description qui suivra, on se référera essentiellement au cas de figure d'un système d'antenne assurant la réception d'une onde radioélectrique. L'invention n'est cependant en aucune façon limitée à une antenne de réception, et par réciprocité s'applique aussi bien, mutatis mutandis, à une antenne d'émission ; la structure d'une antenne d'émission serait identique à celle d'une antenne de réception, seul le sens des signaux étant différent (c'est-à-dire que les entrées deviennent des sorties, et réciproquement).
  • Dans le même ordre d'idées, pour la simplicité de l'exposé l'invention sera décrite à propos d'un réseau linéaire ; cette configuration de réseau n'est cependant en aucune façon limitative, l'invention pouvant s'appliquer aussi bien à des réseaux surfaciques plans ou non (réseaux "conformés") ou même des réseaux volumiques (réseaux "stériques").
  • De la même façon, on décrira un réseau comportant autant de voies de réception que d'antennes élémentaires. Mais il est cependant possible, de manière en elle-même bien connue, de combiner entre elles plusieurs antennes élémentaires de façon à constituer des sous-réseaux associés chacun à une voie propre du système.
  • La figure 1 illustre les systèmes, évoqués plus haut, de pointage à retard pur utilisés jusqu'à présent.
  • La voie de réception associée à chaque antenne élémentaire 1 comporte un module actif de réception 2 et un convertisseur analogique/numérique 3 délivrant (sous une forme numérisée, à un calculateur de formation de faisceaux 4, les signaux reçus. La formation des faisceaux résulte d'un certain nombre de coefficients de pondération appliqués à chacune des voies, les différents coefficients étant produits par un calculateur d'élaboration des coefficients 5 en fonction de la loi d'illumination désirée.
  • La somme pondérée des différentes voies, qui correspond donc aux signaux reçus traités dans le domaine angulaire, est transmise sur un bus 6 (ou autre moyen de transmission) pour analyse dans les autres axes de traitement.
  • Le système comporte également une base de temps 7 générant des signaux d'horloge appliqués aux différents convertisseurs analogique/numérique 3 (commande de l'instant d'échantillonnage des échantillonneurs/bloqueurs de ces convertisseurs), et une batterie de lignes à retard 8 permettant d'introduire sur chaque voie le retard pur de propagation voulu.
  • Plus précisément, la batterie de lignes à retard 8 comporte, pour chaque voie, une pluralité de lignes à retard (électriques ou optiques) 9 sélectionnées par des commutateurs 10, 11 (diodes ou transistors) commandés par un calculateur de pointage 12 via un faisceau de lignes de commande 13. Pour chaque voie, on choisit la ligne qui permet de compenser le retard de propagation Δti résultant de la différence d'orientation entre le plan P du réseau et le plan P' de l'onde à recevoir.
  • La même configuration peut être bien entendu utilisée en émission, les convertisseurs 3 étant alors des convertisseurs numérique/analogique, les modules 2 étant des modules d'émission et la direction de pointage étant la direction de l'onde à émettre.
  • La figure 2 illustre un mode de mise en oeuvre de l'invention.
  • Par rapport au système de la figure 1, les batteries de lignes à retard 8 ont été supprimées et les antennes élémentaires 1 sont directement reliées aux modules actifs 2 et au convertisseur analogique/numérique 3, c'est-à-dire que le signal appliqué à l'entrée A (entrée analogique) du convertisseur analogique/numérique 3 est un signal ne comportant pas de retard surajouté.
  • Le retard de compensation sera introduit non plus au niveau des circuits analogiques, comme c'était le cas dans l'art antérieur, mais en aval, au niveau des circuits numériques.
  • Dans ce mode de réalisation, ce sont les instants d'échantillonnage des convertisseurs analogique/numérique 3 que l'on va retarder, de façon sélective, d'une durée correspondant au temps nécessaire pour que les signaux concernés se propagent dans l'espace prismatique compris entre le plan P' de l'onde à recevoir et le plan P des capteurs du réseau.
  • Ces retards sont, très avantageusement, produits par des circuits 14 du type "générateur de retard numériquement programmable".
  • Ces "générateurs de retard numériquement programmables" sont des circuits couramment disponibles dans le commerce, qui jusqu'à présent ont été proposés principalement pour l'instrumentation (mesure de retards, générateur de signaux, etc.).
  • Ils comportent essentiellement, comme illustré isolément figure 3, une entrée D de déclenchement, une sortie S de signal retardé et une entrée de programmation P recevant un mot numérique définissant le retard voulu.
  • Lorsqu'une impulsion de signal est appliquée à l'entrée D, cette impulsion est transférée à la sortie S avec un retard variable, fonction du mot numérique appliqué à l'entrée P.
  • Les générateurs de retard programmables disponibles aujourd'hui présentent une très grande dynamique de retard, typiquement de quelques nanosecondes à plusieurs centaines de microsecondes, avec une résolution de l'ordre de 10 ps.
  • Pour une résolution temporelle de 10 ps à 1 GHz, on obtient une résolution équivalente de l'ordre de trois degrés de phase de l'onde, de sorte que le système de l'invention permet de réaliser un pointage très fin sans l'aide d'aucun circuit déphaseur supplémentaire (ces circuits déphaseurs pouvant cependant être prévus si on le souhaite, notamment pour permettre un réglage fin des lois de déphasage à l'intérieur de sous-réseaux).
  • Les signaux d'horloge produits par la base de temps 7 sont ainsi appliqués à l'entrée de déclenchement D des générateurs de retard respectifs, le signal d'horloge étant alors transmis à l'entrée H du convertisseur analogique/numérique 3 avec un retard, propre à chacune des voies, défini par le mot numérique généré par le calculateur de pointage 12 et appliqué à l'entrée de programmation P.
  • Les longueurs des lignes distribuant les signaux d'horloge de la base de temps 7 à chacun des générateurs de retard 14 peuvent être de longueurs identiques ou différentes ; dans ce dernier cas, le calculateur de pointage 12 prend en compte ces différences de longueur et les compense par une modification corrélative appropriée du mot numérique appliqué à l'entrée P.
  • Il en est de même pour les différences de retard d'insertion entre récepteurs ou pour les écarts de positionnement entre antennes élémentaires (typiquement, dans le cas des antennes conformées).
  • Ce mode de réalisation, dans lequel on agit sur les signaux d'horloge, présente en outre l'avantage d'agir au niveau de signaux produits de façon interne par la base de temps, qui sont donc des signaux peu sensibles aux perturbations et non porteurs d'informations complexes ; on ne constate donc (à l'exception du jitter ou bruit de phase) aucune dégradation du rapport signal/bruit du fait de (l'insertion d'un retard surajouté.
  • Réciproquement, le principe de l'invention est bien entendu applicable en émission pour la formation de faisceaux d'illumination, les retards différentiels étant appliqués au niveau numérique de la génération des signaux pilotant les modules d'émission des antennes élémentaires.

Claims (4)

  1. Système d'antenne à balayage électronique et formation de faisceau par le calcul numérique, comprenant une pluralité d'antennes élémentaires (1) configurées en un réseau, avec, associée à chaque antenne ou sous-réseau d'antennes, une voie de réception comprenant, en série :
    - un module actif (2) de réception,
    - des moyens à retard, propres à induire sélectivement un retard pur de propagation du signal capté par l'antenne élémentaire, de manière à produire pour les différentes antennes élémentaires respectives une gradation de retards permettant de définir un pointage voulu de la direction de l'onde à recevoir par rapport à l'orientation propre du réseau, et
    - un convertisseur analogique/numérique (3), recevant en entrée le signal analogique reçu pour délivrer en sortie, à un calculateur de formation de faisceau (4), un signal numérisé correspondant et comportant une entrée de signal analogique (A), une sortie de signal numérisé (N) et une entrée d'horloge (H) recevant un signal d'horloge commandant l'instant d'échantillonnage de la conversion ; caractérisé en ce que les moyens à retard comprennent un générateur de retard numériquement programmable comportant :
    - une entrée de programmation (P) recevant d'un calculateur de pointage (12) un mot numérique de commande définissant le retard à produire,
    - une entrée de déclenchement (D), recevant le signal d'horloge commandant l'instant d'échantillonnage de la conversion du convertisseur analogique/numérique (3) et
    - une sortie de signal (S), pilotant l'entrée d'horloge du convertisseur analogique/numérique (3),
    la sortie de signal numérisé (N) du convertisseur analogique/numérique (3) étant directement appliquée à l'entrée correspondante du calculateur de formation de faisceau.
  2. Système d'antenne de la revendication 1, caractérisé en ce que chaque voie comporte également des moyens déphaseurs commandés, propres à introduire sélectivement un retard de phase du signal capté par l'antenne élémentaire, de manière à permettre un ajustement fin du pointage défini par la gradation des retards purs produits par les moyens à retard numérique.
  3. Système d'antenne à balayage électronique et formation de faisceau par le calcul numérique, comprenant une pluralité d'antennes élémentaires configurées en un réseau, avec, associée à chaque antenne ou sous-réseau d'antennes, une voie d'émission, comportant en série :
    - un convertisseur numérique/analogique recevant en entrée, d'un calculateur de formation de faisceau , le signal numérique à émettre et délivrant en sortie un signal analogique correspondant, et comportant une entrée de signal numérique, une sortie de signal analogique et une entrée d'horloge recevant un signal d'horloge commandant l'instant d'échantillonnage de la conversion ;
    - des moyens à retard, propres à introduire sélectivement un retard pur de propagation du signal à émettre par l'antenne élémentaire, de manière à produire pour les différentes antennes élémentaires respectives une gradation de retards permettant de définir un pointage voulu de la direction de l'onde à émettre par rapport à l'orientation propre du réseau, et
    - un module actif d'émission,
    caractérisé en ce que les moyens à retard, comprennent un générateur de retard numériquement programmable comportant :
    - une entrée de programmation recevant d'un calculateur de pointage un mot numérique de commande définissant le retard à produire ;
    - une entrée de déclenchement recevant le signal d'horloge commandant l'instant d'échantillonnage de la conversion du convertisseur numérique/analogique et
    - une sortie de signal pilotant l'entrée d'horloge du convertisseur numérique/analogique,
    l'entrée de signal numérique du convertisseur numérique/analogique recevant le signal d'un générateur numérique de forme d'onde à émettre.
  4. Système d'antenne de la revendication 3, caractérisé en ce que chaque voie comporte également des moyens déphaseurs commandés, propres à introduire sélectivement un retard de phase du signal à émettre par l'antenne élémentaire, de manière à permettre un ajustement fin du pointage défini par la gradation des retards purs produits par les moyens à retard numérique.
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