ES2895656T3 - Dispositivo y procedimiento de emisión/recepción de señales radioeléctricas - Google Patents

Abstract

Dispositivo de emisión/recepción de señales radioeléctricas que comprende al menos un módulo de control de emisión/recepción (14) y al menos un elemento radiante de señales radioeléctricas (8), estando el módulo de control (14) del dispositivo de emisión/recepción adaptado para controlar la emisión/recepción por impulsos de señales radioeléctricas de polarización lineal y/o circular según una pluralidad de orientaciones (θ) de polarización, caracterizado porque el dispositivo está adaptado para controlar una modificación progresiva de la orientación de polarización de las señales radioeléctricas en emisión y en recepción, comprendiendo la modificación progresiva de la orientación de polarización, a partir de una orientación de polarización inicial, una modificación progresiva de la orientación de polarización según un motivo de modificación de orientación predeterminado hasta el retorno a dicha orientación de polarización inicial durante un tiempo predeterminado.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo y procedimiento de emisión/recepción de señales radioeléctricas

[0001] La presente invención se refiere a un dispositivo de emisión/recepción de señales radioeléctricas y a un procedimiento de emisión/recepción de señales radioeléctricas asociadas.

[0002] Se sitúa en el campo de los dispositivos de emisión/recepción que funcionan en el campo de las microondas y se usan, en particular, en radares civiles o militares, en tierra o a bordo.

[0003] De una manera conocida, dichos radares incorporan dispositivos de emisión/recepción. Cada dispositivo de emisión/recepción comprende al menos un módulo de control de emisión/recepción y al menos un elemento radiante de señales radioeléctricas, estando el módulo de control adaptado para controlar la emisión/recepción de señales radioeléctricas de polarización lineal y/o circular.

[0004] También se sabe usar dispositivos de detección de señales radioeléctricas emitidas por radar, cuyo objetivo es identificar el radar emisor. Normalmente, dichos dispositivos de detección interceptan las señales emitidas y realizan mediciones y después cálculos que permiten obtener parámetros característicos de las señales interceptadas, que incluyen, por ejemplo, la frecuencia de emisión, la longitud de impulso, la frecuencia de repetición y el período de rotación de la antena. Estos parámetros conforman una signatura electromagnética de un radar. A partir de estos parámetros es posible determinar el tipo de radar presente, e incluso identificar este radar usando bases de datos especializadas.

[0005] Un dispositivo de detección comprende normalmente una antena que funciona en recepción, adaptada para captar señales radioeléctricas. En general, por razones de complejidad y coste, los dispositivos de detección están provistos de antenas de banda ancha, para maximizar su capacidad de recepción. Por ejemplo, es común usar antenas de banda ancha de tipo espiral, adaptadas a la polarización circular izquierda o derecha, o bien antenas de banda ancha de tipo mariposa, adaptadas para recibir polarizaciones lineales verticales, horizontales o inclinadas 45°.

[0006] El documento US 3540045A describe sistemas de polarización de ondas electromagnéticas.

[0007] En diversas aplicaciones, sería útil enmascarar la identidad del radar emisor, sin por ello degradar sustancialmente el rendimiento operativo de este radar.

[0008] El objetivo de la invención es proporcionar una solución a este problema, en el caso de dispositivos de emisión/recepción del tipo adaptado para controlar la emisión de señales radioeléctricas de polarización lineal y/o circular según una pluralidad de orientaciones de polarización, también llamados dispositivos de emisión/recepción con agilidad de polarización en la emisión y en la recepción.

[0009] Con este fin, la invención se refiere, según un primer aspecto, a un dispositivo de emisión/recepción de señales radioeléctricas según la reivindicación 1.

[0010] Ventajosamente, el dispositivo de la invención funciona de manera que engaña a cualquier dispositivo de detección de radar en virtud de la modificación progresiva de la orientación de polarización de las señales radioeléctricas emitidas.

[0011] Ventajosamente, el dispositivo de emisión/recepción según la invención puede tener una o más de las características según las reivindicaciones 2 a 6, tomadas independientemente o en combinación, según cualquier combinación técnicamente aceptable.

[0012] Según otro aspecto, la invención se refiere a un procedimiento de emisión/recepción de señales radioeléctricas implementado por un dispositivo de emisión/recepción de señales radioeléctricas, según la reivindicación 7.

[0013] El procedimiento de emisión/recepción de señales radioeléctricas según la invención presenta ventajas similares a las del dispositivo de emisión/recepción de señales radioeléctricas descrito brevemente con anterioridad.

[0014] Ventajosamente, el procedimiento de emisión/recepción según la invención puede tener una o más de las características según las reivindicaciones 8 a 10, tomadas independientemente o en combinación, según cualquier combinación técnicamente aceptable.

[0015] Otras características y ventajas de la invención se desprenderán de la descripción que se ofrece a continuación, a título indicativo y en ningún modo limitativo, en referencia a las figuras anexas, en las que:

- la figura 1 ilustra esquemáticamente un dispositivo de emisión/recepción de señales radioeléctricas según la invención y un dispositivo de detección de señales radioeléctricas;

- la figura 2 es un diagrama sinóptico de los bloques principales de un dispositivo de emisión/recepción de señales radioeléctricas con agilidad de polarización;

- la figura 3 representa un vector de polarización de un campo eléctrico radiado correspondiente a una emisión de señal de radiofrecuencia;

- la figura 4 ilustra esquemáticamente una antena de matriz con agilidad de polarización;

- la figura 5 ilustra la polarización de las señales radioeléctricas emitidas y la amplitud de la señal detectada según una realización de la invención.

[0016] La figura 1 ilustra esquemáticamente un radar 1 que comprende un dispositivo de emisión/recepción 2 de señales radioeléctricas 4 que son captadas por un dispositivo de detección 6.

[0017] El dispositivo de emisión/recepción 2 comprende, en el ejemplo de la figura 1, un elemento radiante 8, o antena elemental, y un módulo de emisión/recepción 10 (o módulo T/R, del inglés «transmission/reception»). En emisión, el módulo de emisión/recepción 10 amplifica una señal de excitación de radiofrecuencia, preferentemente de microondas entre 3 y 30 GHz, recibida de un módulo externo 12 que comprende electrónica de generación de señal y adaptada para lograr la funcionalidad de radar, y aplica la señal amplificada a la antena 8. Esta señal se emite en forma de señal radioeléctrica (u ondas radioeléctricas). En la recepción, una señal radioeléctrica recibida es amplificada por el módulo de emisión/recepción 10 y después transmitida al módulo 12.

[0018] El módulo de emisión/recepción está controlado por un módulo de control 14.

[0019] El dispositivo de detección 6 comprende un dispositivo de recepción 16 y un módulo 18 para medir y analizar las señales recibidas. El dispositivo de recepción 16 comprende en particular una antena de banda ancha, adaptada para determinadas polarizaciones de la señal radioeléctrica recibida en una banda de frecuencia dada.

[0020] El módulo 18 de dicho dispositivo de detección está adaptado para medir o calcular parámetros característicos de la señal para después determinar el tipo de dispositivo de emisión/recepción, por ejemplo, el tipo de radar 1 usando el dispositivo de emisión/recepción 2.

[0021] Tal como se indica en la introducción, un objetivo de la invención es introducir por defecto dicha identificación del tipo de dispositivo de emisión/recepción 2 mediante un dispositivo de detección 6.

[0022] El dispositivo de emisión/recepción 2 es un dispositivo con agilidad de polarización, que está adaptado para emitir y recibir señales radioeléctricas de diferentes tipos de polarización entre los tipos de polarización lineal o circular, y de diferentes orientaciones de polarización.

[0023] El tipo de polarización y la orientación de polarización son controlados por el módulo de control 14, que está conectado al módulo de emisión/recepción 10.

[0024] Por ejemplo, el dispositivo de emisión/recepción 2 es del tipo descrito en la solicitud de patente WO2017/021307 A1.

[0025] Este tipo de dispositivo de emisión/recepción comprende, en una realización ilustrada de forma esquemática en la figura 2, al menos un elemento radiante 8 que comprende cuatro puntos de excitación P1, P2, P3 y P4, agrupados en dos pares de puntos de excitación: (P1, P3) y (P2, P4). Los dos puntos de excitación del mismo par están dispuestos simétricamente con respecto a un punto central C del elemento radiante. El dispositivo comprende dos módulos de emisión/recepción 10a, 10b cada uno adaptado para excitar un par de puntos de excitación, mediante una señal de radiofrecuencia, como se ilustra esquemáticamente en la figura 2, en la que el módulo 10a está adaptado para excitar el par (P1, P3) y el módulo 10b está adaptado para excitar el par (P2, P4).

[0026] El módulo de control 14 está adaptado para controlar, en cooperación con el módulo de emisión/recepción 10, la amplitud, la fase y la polarización de las señales radioeléctricas emitidas y recibidas.

[0027] La figura 3 ilustra un ángulo de inclinación 0 en el caso de una polarización lineal, siendo el vector E representativo del campo eléctrico irradiado por el elemento 8, según un convenio de notación.

[0028] Por ejemplo, con un dispositivo de emisión/recepción 2 del tipo representado en la figura 2, se obtienen varias polarizaciones de la siguiente manera:

- alimentación por entrada P1 y salida P3: polarización lineal vertical (0=0°);

- alimentación por entrada P2 y salida P4: polarización lineal horizontal (0=90°)

- alimentación en fase de la misma amplitud por entrada P1 y salida P3 y por entrada P2 y salida P4: polarización lineal del ángulo de inclinación a 45° derecha (0=+45°);

- alimentación en oposición de fase de la misma amplitud por entrada P1 y salida P3 y por entrada P2 y salida P4: polarización lineal del ángulo de inclinación a 45° izquierda (0=-45°);

- fuente de alimentación con desfase de 90° y de la misma amplitud por entrada P1 y salida P3 y por entrada P2 y salida P4: polarización circular izquierda;

- alimentación con desfase de -90° y de la misma amplitud por entrada P1 y salida P3 y por entrada P2 y salida P4: polarización circular derecha.

[0029] El desfase se controla mediante una señal Se emitida por el módulo de control 14 al módulo de emisión/recepción.

[0030] Son posibles otras posibilidades de polarización, y en particular para hacer variar el ángulo de inclinación 0 en una polarización lineal, modificando la amplitud y la fase relativa de las señales de excitación de radiofrecuencia en los pares de puntos de excitación.

[0031] Según una variante de implementación se usa una antena de red 80 como se representa esquemáticamente en la figura 4, que comprende un gran número de elementos radiantes 8i,j dispuestos, por ejemplo, en una distribución matricial y controlados independientemente a través de módulos de emisión/recepción (no representados en la figura 4) análogos a los descritos anteriormente.

[0032] Dicha arquitectura permite un control fino de la polarización de las señales radioeléctricas radiadas, mediante el uso simultáneo de diferentes polarizaciones en los diferentes elementos radiantes 8i,j de antena o en los grupos Rk de elementos radiantes de antena. De hecho, la polarización final es la resultante de la suma de las polarizaciones obtenidas por los elementos radiantes para dicha antena.

[0033] Preferentemente, con el fin de limitar los efectos de acoplamiento entre los elementos radiantes adyacentes 8i,j, las polarizaciones se alternan. En este caso, se obtienen tasas de polarización cruzada muy inferiores a 20 dB bajo polarización directa.

[0034] Según la invención, el módulo de control 14 está adaptado para controlar una modificación progresiva, a lo largo del tiempo, de la orientación de polarización de la señal radioeléctrica emitida o recibida.

[0035] Por ejemplo, se usa una interfaz de control 20, de manera que esta interfaz de control puede ser manejada por un operador. La interfaz de control puede estar integrada en el dispositivo de emisión/recepción 2, o integrada en el módulo funcional 12 del radar 1, o externa.

[0036] Ventajosamente, para un radar que usa un dispositivo de emisión/recepción 2 según la invención, el funcionamiento operativo se ve poco afectado, porque el radar usa las reflexiones de las señales radioeléctricas emitidas en los obstáculos u objetivos encontrados.

[0037] El ajuste del dispositivo de emisión/recepción para emitir y recibir señales radioeléctricas de la misma polarización dada en un intervalo de tiempo dado permite, por lo tanto, un funcionamiento operativo nominal o cuasi nominal.

[0038] Ventajosamente, la modificación progresiva, lenta o rápida, de la orientación de polarización permite engañar a un dispositivo de detección 6, que no está adaptado en recepción para una parte de las orientaciones de polarización.

[0039] En una primera realización de la invención, el dispositivo de emisión/recepción 2, implementado en un radar 1, realiza una emisión por impulsos de señal radioeléctrica (conocidos en inglés como «pulse radar»).

[0040] La señal radioeléctrica emitida es una señal con polarización lineal de orientación definida por un ángulo de inclinación 0, como se explica anteriormente con referencia a la figura 3.

[0041] En la figura 5 se ilustra esquemáticamente una emisión por impulsos en la gráfica G1 que representa impulsos Ik en función del tiempo.

[0042] Debajo de cada impulso Ik se representa, en el gráfico G2, el ángulo 0k de inclinación que representa la orientación de polarización de la señal radioeléctrica correspondiente, en forma de un vector direccional. En el ejemplo ilustrado, el ángulo de inclinación varía entre 00=- 45 ° (polarización de 45° izquierda) y 0n=135° que pasa por 0k=45° (polarización de 45° derecha).

[0043] El gráfico G3 ilustra esquemáticamente la amplitud de la señal captada por el receptor de un dispositivo de detección en función del tiempo. La envolvente Adet de las amplitudes observadas tiene una forma normalmente gaussiana que culmina en la recepción de la señal radioeléctrica de polarización lineal con un ángulo de inclinación de 0=45° (polarización de 45° derecha). Este es el punto de coincidencia máxima con el tipo de receptor en este ejemplo. La amplitud de la señal recibida/captada por el dispositivo de detección disminuye progresivamente a cada lado del punto más alto.

[0044] La modificación progresiva de la orientación de polarización permite, en el ejemplo ilustrado, simular un lóbulo de antena, normalmente de forma gaussiana.

[0045] Por lo tanto, la modificación progresiva de la orientación de la polarización tiene como consecuencia la simulación de una modulación de amplitud en el dispositivo de detección que, por tanto, es engañada en lo que respecta al tipo de radar. Por ejemplo, es posible simular un radar en modo de barrido continuo o alternativo desde un radar dirigido a un objetivo que emite señales radioeléctricas con polarización que evoluciona con el tiempo.

[0046] Según una realización, la modificación de orientación se lleva a cabo a partir de una orientación angular inicial, progresivamente, ya sea en cada impulso o en paquetes de impulsos, según un motivo de modificación de polarización predeterminado hasta el retorno a dicha orientación angular inicial durante un tiempo predeterminado T0.

[0047] A continuación, la modificación se repite con el mismo motivo de modificación de polarización para el mismo tiempo T0. Ventajosamente, dicha modificación permite simular un periodo de barrido.

[0048] Por ejemplo, el motivo de modificación de polarización consiste en añadir un incremento angular del valor predeterminado 89 en cada impulso, como se ilustra en la figura 5. Preferentemente, el valor 89 está comprendido entre 10 y 30 grados.

[0049] Preferentemente, el tiempo predeterminado T0 se elige en función del tipo de radar que se desea simular.

[0050] El motivo de modificación de polarización, por ejemplo, definido por el valor de incremento angular del valor 89 y el tiempo T0, se transmite por la interfaz de control 20, y la modificación de polarización se implementa mediante la adaptación de las señales de control enviadas por el módulo de control 14 al o a los módulos de emisión/recepción 10.

[0051] En una segunda realización, el motivo de modificación de polarización consiste en añadir un incremento angular del valor 89 predeterminado por paquetes de impulsos, que induce una progresión más lenta.

[0052] Según una tercera realización, el dispositivo de emisión/recepción funciona en polarización circular, y la modificación progresiva de la orientación de polarización consiste en cambiar progresivamente de una polarización circular derecha a una polarización circular izquierda o a la inversa.

[0053] Como se explica anteriormente, cuando el elemento o elementos radiantes son excitados por módulos de emisión/recepción como se describió anteriormente, la variación se obtiene variando el desfase por la señal de control Se entre señales de excitación de la misma amplitud proporcionadas en los dos pares de puntos de excitación.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de emisión/recepción de señales radioeléctricas que comprende al menos un módulo de control de emisión/recepción (14) y al menos un elemento radiante de señales radioeléctricas (8), estando el módulo de control (14) del dispositivo de emisión/recepción adaptado para controlar la emisión/recepción por impulsos de señales radioeléctricas de polarización lineal y/o circular según una pluralidad de orientaciones (0) de polarización, caracterizado porque el dispositivo está adaptado para controlar una modificación progresiva de la orientación de polarización de las señales radioeléctricas en emisión y en recepción, comprendiendo la modificación progresiva de la orientación de polarización, a partir de una orientación de polarización inicial, una modificación progresiva de la orientación de polarización según un motivo de modificación de orientación predeterminado hasta el retorno a dicha orientación de polarización inicial durante un tiempo predeterminado.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el módulo de control (14) está adaptado para repetir de forma iterativa dicha modificación progresiva en la orientación de polarización según dicho motivo de modificación de orientación predeterminado.

3. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el módulo de control (14) está adaptado para controlar una emisión/recepción por impulsos de señal de radiofrecuencia con polarización lineal, y en el que el control de modificación progresiva de la orientación consiste en controlar una modificación de orientación de polarización mediante un incremento angular de valor predeterminado en cada impulso.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el módulo de control (14) está adaptado para controlar una emisión/recepción por impulsos de señal radioeléctrica en polarización lineal, y en el que el control de modificación progresiva de la orientación consiste en controlar una modificación de orientación de polarización mediante un incremento angular de valor predeterminado por paquetes de impulsos.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el módulo de control (14) está adaptado para controlar una emisión/recepción por impulsos de señal radioeléctrica en polarización circular, y en el que el control de modificación progresiva de la orientación consiste en controlar una modificación de orientación de polarización mediante un incremento angular de valor predeterminado en cada impulso o por paquetes de impulsos, para pasar progresivamente de una polarización circular derecha a una polarización circular izquierda o de una polarización circular izquierda a una polarización circular derecha.

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende al menos un medio de emisión/recepción de señales radioeléctricas que comprende un elemento radiante de señales radioeléctricas (8) y dos pares de puntos de excitación (P1, P3; P2, P4), de manera que los puntos de excitación de un par están dispuestos simétricamente con respecto a un punto central (C) de dicho elemento radiante (8), y dos módulos de emisión/recepción (10A, 10B) cada uno adaptado para excitar uno de dichos pares de puntos de excitación.

7. Procedimiento de emisión/recepción de señales radioeléctricas implementado por un dispositivo de emisión/recepción (2) de señales radioeléctricas que comprende al menos un módulo de control de emisión/recepción (14) y al menos un elemento radiante de señales radioeléctricas (8), estando el módulo de control (14) del dispositivo de emisión/recepción adaptado para controlar la emisión/recepción por impulsos de señales radioeléctricas de polarización lineal y/o circular según una pluralidad de orientaciones de polarización (0), caracterizado porque comprende un control de modificación progresiva de la orientación de polarización de las señales radioeléctricas emitidas/recibidas, comprendiendo el control de modificación progresiva de la orientación de polarización, desde una orientación angular inicial, una modificación progresiva de la orientación angular según un motivo de modificación predeterminado hasta el retorno a dicha orientación angular inicial durante un tiempo predeterminado.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que dicha modificación progresiva de orientación angular según un motivo de modificación predeterminado se repite de forma iterativa.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 u 8, en el que dicho módulo de control está adaptado para controlar una emisión/recepción por impulsos de señal radioeléctrica en polarización lineal, y en el que el control de modificación progresiva de la orientación consiste en controlar una modificación de orientación de polarización mediante un incremento angular de valor predeterminado en cada impulso o por paquetes de impulsos.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 u 8, en el que dicho módulo de control está adaptado para controlar una emisión/recepción por impulsos de señal radioeléctrica en polarización circular, y en el que el control de modificación progresiva de la orientación consiste en controlar una modificación de orientación de polarización mediante un incremento angular de valor predeterminado en cada impulso o por paquetes de impulsos, para pasar progresivamente de una polarización circular derecha a una polarización circular izquierda o de una polarización circular izquierda a una polarización circular derecha.