FR2465233A1 - Appareil de determination de gisement a radar ultrasonore - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN APPAREIL DE DETERMINATION DE GISEMENT A RADAR ULTRASONORE. L'APPAREIL COMPREND UN GENERATEUR 15 QUI COMMANDE UN TRANSDUCTEUR EMETTEUR 16. LES TRANSDUCTEURS RECEPTEURS DISTANTS 10 FORMENT UN ARRANGEMENT ET DES MODULATEURS 12 FORMENT UN SIGNAL COMBINE DANS UN MULTIPLEXEUR 17. UN ANALYSEUR DE SPECTRE 20 DETERMINE LE GISEMENT EN FONCTION DE LA COMPOSANTE DE FREQUENCE DU SIGNAL COMBINE OU DU DECALAGE DANS LE TEMPS DE CE SIGNAL COMBINE PAR RAPPORT A UN TEMPS PREDETERMINE. APPLICATION AUX RADARS ULTRASONORES.

Description

La présente invention concerne les appareils à radar ultrasonore et plus

précisément ceux qui sont

destinés à déterminer le gisement d'objets qui réflé-

chissent l'énergie ultrasonore.

Plus précisément, l'invention concerne un appa- reil de détermination de gisement à radar ultrasonore, comprenant un générateur destiné à émettre un signal de radar ultrasonore, un dispositif de réception comprenant un arrangement de transducteurs récepteurs disants, un dispositif de modulation et d'échantillonnage destiné à

former un signal combiné qui est sous forme d'un échan-

tillon séquentiel répétitif de chacun des signaux reçus, modulé par un signal ayant la fréquence d'émission de

radar ultrasonore, mais déphasé, et un dispositif desti-

né à déterminer, à partir du signal combiné, une indica-

tion de gisement qui dépend de la composante de fréquen-

ce du signal combiné ou du décalage dans le temps du si-

gnal combiné par rapport à un temps prédéterminé.

Le dispositif de modulation et d'échantillon-

nage peut comporter, pour chaque transducteur récepteur, un modulateur dont le signal de sortie est couplé par un multiplexeur destiné à échantillonner chaque signal de sortie à son tour, suivant une séquence répétitive

afin que le signal combiné soit formé.

L'appareil dans lequel la composante de fré-

quence est déterminée présente un inconvénient en ce

qu'il apparaît une ambiguité ou une indétermination par-

ce que les signaux d'écho arrivant avec la même incidence mais de part et d'autre de l'axe central d'observation de 1 'arrangement transducteur forment la même composante de fréquence. Cette caractéristique peut être évitée par émission directionnelle du radar ultrasonore ou un dispositif peut être utilisé pour la détermination

de celui des deux gisements possibles qui convient.

L'opération peut être réalisée par tout dispositif

convenable, par exemple par deux transducteurs direc-

tionnels destinés à détecter uniquement les signaux

provenant de part et d'autre de l'axe central d'observa-

tion de l'arrangement transducteur, ou par mesure des

composantes en quadrature de l'hologramme et par compa-

raison avec lescomposantes en phase.

Cependant, selon un perfectionnement avantageux, un dispositif forme des signaux de modulation afin que

chaque modulateur subisse un déphasage différent par rap-

port au signal émis si bien que le déphasage augmente avec

la distance du transducteur correspondant suivant l'arran-

gement linéaire.

Le dispositif de modulation et d'échantillonna-

ge est de préférence formé par un multiplexeur piloté à

une fréquence d'horloge et destiné à acheminer sélective-

ment chacun des signaux reçus à son tour pour la forma-

tion du signal combiné.

D'autres caractéristiques et avantages de

l'invention ressortiront mieux de la description qui

va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels:

- la figure 1 est un diagramme synoptique il-

lustrant le principe du fonctionnement du radar ultra-

sonore holographique; - la figure 2-est un diagramme synoptique d'un

appareil de détermination de gisement; à radar ultraso-

nore selon un mode de réalisation fondamental de l'in-

vention, ayant un arrangement linéaire de transducteurs récepteurs distants; - la figure 3 est un diagramme synoptique d'un

appareil de détermination de gisement à radar ultraso-

nore selon l'invention comprenant un dispositif destiné à éviter une indétermination; - la figure 4 est un diagramme synoptique d'un appareil simplifié selon l'invention, ayant un dispositif évitant l'indétermination - la figure 5 est un diagramme synoptique d'un

appareil selon l'invention, destiné à assurer le balaya-

ge de faisceaux géométriquement parallèles; - la figure 6 est un graphique représentant

l'angle vers lequel est dirigé l'appareil à radar ultra-

sonore;

- la figure 7 est un schéma montrant la diffé-

rence de longueurs entre les trajets d'un élément exter-

ne et d'un élément central d'un arrangement de transduc-

teurs récepteurs; - la figure 8 est un diagramme synoptique d'un

appareil selon l'invention, destiné à compenser les dé-

calages angulaires du corps du radar ultrasonore; et - la figure 9 est un diagramme synoptique d'un

appareil selon l'invention mettant en oeuvre un arrange-

ment circulaire de transducteurs récepteurs.

Sur les diverses figures, les références iden-

tiques désignent des organes ayant des fonctions analo-

gues. L'holographie, dans son sens optique, est une technique bien définie selon laquelle un hologramme est créé par interférence d'un front d'onde objet avec un front d'onde de référence. Les deux fronts d'ondes proviennent de la même source et ils conservent

donc leur intégrité en phase et en fréquence. Le dia-

gramme résultant d'interférences est appelé hologramme et il ne change pas au cours du temps. Cet hologramme

est enregistré sur une diapositive et subit une trans-

formation de Fourier à l'aide d'une lentille si bien

qu'il forme une image.

Ce même appareil peut être produit acoustique-

ment avec quelques simplifications pratiques'comme dé-

crit en référence à la figure 1. Celle-ci représente un arrangement linéaire de transducteurs 10 de radar

ultrasonore, couplés chacun par un filtre et préampli-

ficateur 11, un modulateur 12 et un filtre passe-bas

13, formant plusieurs canaux de réception dont les si-

gnaux de sortie parviennent à un dispositif classique

14 de formation de faisceau. Les modulateurs sont cha-

cun alimentés par un générateur 15 de fréquence de radar ultrasonore par l'intermédiaire d'un déphaseur 15a. Le générateur 15 alimente aussi un transducteur émetteur 16. L'arrangement linéaire reçoit les signaux émis de

radar ultrasonore après la réflexion par un objet.

L'arrangement de la figure 1 crée électronique- ment une forme d'onde de référence dans le générateur 15 et le déphaseur 15a. Les signaux de sortie des filtres

13 forment un équivalent électrique d'un hologramme op-

tique et une opération de transformation de Fourier peut être utilisée, à l'aide d'un appareil classique 14 de formation de faisceau. Manifestement, un tel appareil

est plus complexe que les appareils classiques. Cepen-

dant, lorsque les signaux de sortie des différents ca-

naux sont échantillonnés successivement, le diagramme d'interférences est transféré d'un hologramme spatial à un hologramme temporel, et la transformation de

Fourier peut être effectuée dans le domaine temps-

fréquence à l'aide d'un analyseur de spectre, la fré-

quence différence variant en fonction du gisement d'un

objet qui réfléchit le signal du radar ultrasonore.

La figure 2 représente un tel appareil. Dans celui-ci, le signal de sortie de-chaque. transducteur récepteur est transmis par l'intermédiaire d'un préamplificateur lla et d'un filtre llb, à un modulateur 12 qui reçoit le

signal du radar ultrasonore comme fréquence de modula-

tion. Chacun des modulateurs alimente une entrée diffé-

rente d'un multiplexeur 17 piloté par un générateur 18 d'horloge. Le signal de sortie du multiplexeur est transmis par une ligne unique, par l'intermédiaire d'un circuit 19 de compression de plage dynamique qui peut être une commande à gain variant au cours du temps ou un expanseur de contraste, vers un analyseur

de spectre.

On note que l'analyseur de spectre comprend une série de filtres 21 dont les signaux de sortie sont transmis par un multiplexeur vidéo 22 à un dispositif 23 d'affichage vidéo. Le multiplexeur 22 est avantageusement piloté par l'hotloge 18 mais il peut être piloté à une fréquence différente de celle du multiplexeur 17. Les filtres 21 peuvent avantageusement être des filtres à

dispositi1 à couplage par charge.

La relation entre la fréquence différence et le gisement est indiquée à la fin du présent mémoire,

sous forme mathématique.

L'arrangement de la figure 2 transmet des com-

posantes identiques de fréquence pour des objets réflé-

chissants placés à une même distance de part et d'autre de l'axe central du signal émis si bien qu'une ambiguité ou une indétermination peut apparaître dans le signal

reçu. Cette ambiguité peut être levée par tout dispo-

sitif convenable, par exemple par comparaison des com-

posantes en quadrature du signal holographique avec les composantes en phase. Cependant, un tel appareil est complexe et loin d'être idéal. Le schéma de la figure

3 correspond à un meilleur procédé de levée de l'indé-

termination, et elle montre que l'appareil de la figure

2 est modifié par introduction d'éléments 24 introdui-

sant des retards de phase entre les modulateurs 12 afin que les déphasages soient en proportion de la position du transducteur le long de l'arrangement. L'addition d'un déphasage de cette manière est analogue à l'introduction d'un éclairement oblique dans un système holographique optique. Grâce à l'échantillonnage des

signaux de sortie des modulateurs comme indiqué pré-

cédemment, la fréquence tirée d'un écho provenant d'un

objet placé sur l'axe d'émission du transducteur émet-

teur n'est pas continue comme dans le cas de la figure 2.

Les signaux qui sont reçus depuis un premier côté de

l'axe d'émission provoquent une réduction de la fré-

quence alors que les signaux reçus depuis l'autre côté provoquent une augmentation de la fréquence. Ainsi, la sélection convenable de la phase permet la levée de

l'ambiguité. L'appareil de la figure 3 est encore re-

lativement complexe mais, par rapport aux appareils

classiques, il présente l'avantage de permettre l'applica-

tion de la compression de plage dynamique au signal avant l'analyse du signal combiné. Les modulateurs utilisés peuvent être du type annulaire, c'est-à-dire pilotés par une onde rectangulaire et inversant simple-

ment le signal à chaque demi-cycle. Les déphasages en-

tre les éléments peuvent être choisis afin qu'ils corres-

pondent à X radians. Si la fréquence de commutation de l'horloge du multiplexeur est tiré du même oscillateur

que celle des mélangeurs, la phase est aussi verrouillée.

Ainsi, comme le multiplexeur provoque un décalage de l'échantillon suivant à chaque demi-cycle et comme la

phase du mélangeur est inversée dans des canaux alter-

nés, il n'y a pas de changement de phase résultant. En conséquence, les mélangeurs peuvent être supprimés et le multiplexeur peut être utilisé à la fois pour la

multiplication, lors de la commutation, et pour l'in-

troduction d'un déphasage du fait de l'échantillonnage séquentiel. L'ensemble du processus holographique peut

être remplacé par le multiplexeur. Les résultats permet-

tent manifestement une simplification considérable de l'appareil. Cet appareil simplifié est représenté sur la figure 4. Le signal de sortie du multiplexeur est un hologramme temporel. La fréquence correspondant à la présence de l'objet sur l'axe est alors la même que la

valeur acoustique.

Comme l'hologramme est formé à la sortie du multiplexeur, toute l'information est transmise par un seul câble et peut être comprimée à l'aide d'un circuit anti-fading, avant transmission le long d'un câble de

remorquage. L'analyseur spectral est placé sur un vais-

seau remorqueur et le signal de sortie est utilisé pour

le pilotage du dispositif d'affichage.

Dans la description qualitative qui précède

du fonctionnement de l'appareil, on a supposé que la

fréquence d'horloge du multiplexeur était égale au dou-

ble de la fréquence acoustique. On peut montrer, au cours

d'une analyse précise, que cette fréquence n'est pas pri-

mordiale et que la sélection convenable de certaines fréquences en fonction de diverses conditions permet la

création de faisceaux non divergents.

Une analyse complète de cette approche holo-

graphique figure à la fin. du présent mémoire.

Le dessin des faisceaux, pour cette approche

holographique, est déterminé dans le domaine de fré-

quences par l'équation: 1 T n A sin-a sin(w -X)2 sin-2((w -)T+a) S(t) =2 1 o 12 o -a ( ) sin.fi(ỏ-o)T+a)

dans laquelle a = kb sinm, k est le nombre d'onde acous-

tique, b désigne la distance séparant les éléments, 6

est l'angle de la direction, T est le-période du multi-

plexeur (pour un échantillon), n est le nombre d'éléments

de l'arrangement, et Ò est la fréquence angulaire acous-

tique. Il existe aussi un second jeu de fréquences centré à peu près sur la fréquence -w &. Cependant, si la période du multiplexeur est trop courte et telle que

0 T >w, le spectre des fréquences négatives se pour-

suit dans la région des fréquences positives et peut présenter une ambiguité. Les calculs mathématiques donnés à la fin du présent mémoire indiquent que la sélection de la fréquence d'horloge ne dépend pas directement de la

fréquence acoustique.

Le signal vidéo de sortie est obtenu par balaya-

ge du spectre. L'amplitude de l'énergie dans une bande donnée est la modulation Z ou le signal vidéo lorsque le

balayage correspond au gisement.

Dans les appareils à balayage latéral, il est souhaitable que des faisceaux géométriquement parallèles soient utilisés à la place de faisceaux divergents. Cette caractéristique peut être obtenue par suppression par commutation de tous les éléments sauf l'élément central puis par mise en fonctionnement d'un plus grande nombre d'éléments lorsque la distance augmente. Le résultat

est une divergence correspondant dans le temps à la dis-

tance si bien que les faisceaux produits sont en fait

parallèles. Le procédé holographique se prête avanta-

geusement à cette technique sans augmentation de la largeur de bande avec une petite augmentation de la

quantité de circuits, à savoir l'horloge de multiplexeur.

Ce dispositif peut être sous forme d'un microprocesseur programmé afin que la fréquence change avec la plage d'échos, du fait de la détection des radiations de l'impulsion du radar ultrasonore et par détection de la réception de cette impulsion après la réflexion. La

figure 5 représente une telle disposition. Le micro-

processeur est repéré par la référence 25.

On considère maintenantl'équation du spectre de sortie sin(w -_W) sinn((wo-)T+a)) S(w) = F. - o

T 1

(m -) nî((o-W) T+e)) Pour qu'un faisceau assure la poursuite de la distance minimale r à la distance maximale R suivant

l'axe ZZ' tel que représenté sur la figure 6, l'orienta-

tion du faisceau dépend de la distance y et du décalage latéral x suivant l'équation:

Sin 0 = -

y et a = kbsinO a = kb' y Les maxima principaux du faisceau orienté sont orientés lorsque: (w O-w) T + a = 0 (W-W) T = kbx o y En conséquence, pour une valeur quelconque

donnée de x, la fréquence ( peut être maintenue cons-

tante pour toutes les distances pourvu que la période

T de multiplexage varie en proportion inverse de la dis-

tance y. La fréquence de multiplexage augmente linéaire-

ment avec la distance, sous une autre forme.

Comme la période T varie comme 1/y, le produit yT est constant si bien que, pour toutes les distances jusqu'à la limite de diffraction, la largeur de bande Au correspondant à une résolution Lx parallèlement au trajet est une constante. L'appareil peut donc suivre des faisceaux parallèles avec des filtres à largeur de bande constante simplement par réglage de la fréquence

d'horloge par rapport à la distance.

On note aussi que la largeur de bande du spec-

tre de sortie est limitée à mw/2w, m étant le nombre de faisceaux. Les signaux reçus à partir de l'extérieur de la région intéressante peuvent être rejetés, à l'aide d'un filtre simple placé après le multiplexeur, cette caractéristique ne pouvant pas être obtenue dans les

circuits classiques de formation de faisceaux. Aux fai-

bles distances, le spectre-est très étroit étant donné

les longues périodes d'échantillonnage du multiplexage.

La largeur de bande d'identification des faisceaux re-

couvre plusieurs faisceaux et en fait les additionne, si bien que la résolution linéaire à faible distance est

maintenue à la valeur permise par la limite de diffrac-

tion à la distance maximale. Lorsque la distance augmente, la période d'échantillonnage de multiplexage diminue si bien que le spectre s'élargit et le nombre de faisceaux recouverts par le filtre d'identification de faisceaux est réduit, jusqu'à la distance maximale à laquelle un seul faisceau occupe toute la largeur de bande du

filtre. A ce moment, la limite de diffraction de l'ou-

verture est atteinte et le faisceau diverge pour des distances plus grandes que cette valeur qui correspond

à la valeur nominale maximale.

On montre que le principe de la création de

faisceauxparallèlespeut être mis en oeuvre sans utili-

sation d'une largeur de bande supérieure à celle de faisceaux divergents d'un appareil classique. En outre, la création des faisceaux parallèles est effectuée

simplement par augmentation de la fréquence de multiple-

xage avec la distance. Le seul compromis imposé par cette technique est que, pour les faibles distances, la période d'échantillonnage nécessaire pour l'échantillonnage de

l'arrangement complet peut provoquer, dans des cas ex-

trêmes, un allongement suffisant des impulsions pour que la largeur de bande des impulsions ou la résolution sur

la distance soit réduite.

Dans la description qui précède, on a supposé

que le front d'onde incident était plan, c'est-à-dire que l'écho provenait du champ lointain. En pratique, l'ouverture de l'arrangement est égale à 800 X et, pour la fréquence la moins bonne,la limite en champ lointain

est de 2233 m, c'est-à-dire de l'ordre de 10 fois supé-

rieure à la distance maximale. Si l'on considère l'ar-

rangement, un foyer fixe à 180 m ne donne qu'une profon-

deur de focalisation de 30 m, entre 166 et 196 m. Il est

donc évident qu'on doit utiliser un système à focalisa-

tion dynamique. L'approche holographique décrite précé-

demment facilite cette opération d'une manière surpre-

nante. Le réglage de la focalisation est à nouveau assu-

ré par la fréquence d'horloge de multiplexeur. Dans ce cas, la fréquence d'horloge est réglée pendant la période

de balayage.

On considère maintenant le cas représenté sur la figure 7. La différence de longueurs parcourues par les échos atteignant l'élément central (n+l) /2 et le pième élément est égale à Ap. La valeur de Ap est donnée par la relation _ ((n+1)2) b2 Ap 2 + (n+l)P + p)2 La différence de trajets entre les éléments p et p+l est donnée par la relation Ap-M(P+1)= 2. (n-2P) = Aa La différence équivalente de temps est donnée il par la relation La b2 -. (n-2P) C 2yC (n

La période de multiplexeur doit alors être ré-

glée afin que la courbure du front d'onde soit compensée. La nouvelle période du multiplexeur est telle que Tp = T - a Tp = T + b2 (2P - n) Le processus de focalisation est donc assuré par injection d'une modulation de fréquence à période

linéaire dans le système d'adressage du multiplexeur.

L'amplitude de l'écart est inversement proportionnelle à la distance de l'écho. La vitesse de variation de la fréquence pendant le balayage est réduite dynamiquement afin que la compensation soit assurée pour les cibles aux plus grandes distances, jusqu'à' ce que la fréquence d'horloge soit constante uniquement dans le champ lointain.

Lorsqu'un radar ultrasonore présente des dé-

placements angulaires en azimut, le faisceau formé élec-

troniquement se déplace de la même quantité. Ce phé-

nomène provoque une discontinuité de l'intégrité de l'image formée et rend difficile la mise en oeuvre du système. La figure 8 représente un appareil qui ne

pose pas ce problème.

Des capteurs 30 sont placés sur,le corps du radar ultrasonore afin qu'ils contrôlent le déplacement angulaire et assurent la correction électronique de la position du faisceau. Cette technique nécessite que le

secteur ait une plus grande dimension afin qu'il permet-

te l'incorporation des angles de stabilisation, c'est-à-

dire l'amplitude de la stabilisation nécessaire.

Lorsque le transducteur se déplace en azimut,

l'angle instantané de déplacement est 0(t). Ce déplace-

ment provoque un décalage de fréquence du spectre de sor-

tie d'une quantité f(t) qui, pour les petits angles, est proportionnelle à 0(t). En conséquence, le déplacement

angulaire du transducteur est directement couplé au spec-

tre de sortie. Lorsque le déplacement du transducteur est contrôlé, une correction convenable de la position du spectre peut être appliquée simplement par addition d'un

modulateur après le système de multiplexage.

Les circuits décrits jusqu'à présent mettent-en

oeuvre un arrangement linéaire de transducteurs récep-

teurs. Cependant, on peut aussi utiliser, dans le cadre de l'invention, un arrangement circulaire de transducteurs récepteurs. Un tel appareil est représenté sur la figure

9 et comprend un arrangement circulaire 40 de transduc-

teurs 10. Le signal de sortie de chaque transducteur par-

vient à un multiplexeur 41 assurant la commutation et ayant une seule sortie qui est reliée à un corrélateur 42 de réplique qui transmet un signal de sortie à un dispositif 43 d'affichage vidéo. La fréquence de sortie du signal combiné transmis par le multiplexeur 41 a une fréquence fixe mais est décalée dans le temps par rapport à une valeur temporelle prédéterminée représentative d'un gisement connu. Le corrélateur de réplique détermine en fait le retard du signal combiné et transmet un signal

représentatif du gisement, permettant le pilotage de l'af-

fichage vidéo.

On considère maintenant mathématiquement plus en détail le principe holographique mis en oeuvre selon l'invention.

On considère un arrangement linéaire de n élé-

ments dont les signaux de sortie sont échantillonnés successivement. Dans le cas d'une onde plane arrivant sur le transducteur avec un angle 6, le signal de sortie du Pième élément est donné par la relation O/Pp = A cos (wot + t(p)) dans laquelle

(p) = Pkb sin 6 + Y, w0 est la fréquence acous-

* tique angulaire, k est le nombre d'onde acoustique et b

est l'espacement des éléments.

La teneur en fréquence du signal multiplexé est telle que p-n S (W) - N:p p-l p=n pZ p=l pT T1 A cos (w t + 'p(p)) exp-jwt.dt (p-1)T pT Af (p-l)T exr.j(w -m)t+ (p) + exp -j((w +w)t + P(p)).dt o o avec (p) = pkb sin a + 4 = ap + $

T est la période d'échantillonnage.

pT exp.-j((o *z+)t +,(p)) j (w 0+,) (p--l)T p=n

S () = S

p=l A 2T pn A exp.j ((o - w)?T+ (p)) exp j ((w -w)PT+i(p)-(w -w)T) p2 2T j(w) p=l J =)(AO[exp j (P)o- (P-)))p)* P=n sin (w -w)T -+ exp -j (( P-)TT+ (p) 2 (W tW) 2 sin (( (o+m)T+(p)_(U+mT j( (,'+,, '

2 2

A 1L.T n+l 5inin (w +w) T

+ exp -j oW)(PT+( 2 ( -

(W +W) T

o 2 A T Sin(w _w T. si _)T

L cdexp j eoW) aT+so-).

c(w àW) dssin f e ((ga-w) T+ea T n 1'plcA T ion si+n Le +W) T in ((w +w) e T+a + 2 exp-j wo+wm) r- +L +. 2 ' (mo+) sin o 2 2 iwiw i "(w. +w) +)

Le second terme de cette expression est asso-

cié à des fréquences négatives et peut être négligé dans l'application considérf. Le terme exponentiel est la

simple valeur d'une phase et on peut aussi le négliger.

En conséquence, pour les fréquences des positions, le spectre est donné par la relation: / / S (U) A sin (w W) 4 si. n ((w _w) T + a) (ww-) sin (w -W) T + ca AS(w) 2)2 1 (w-w..sin ((W-W) T + a c= kb sin O Le spectre a une configuration analogue au

diagramme formé par les faisceaux d'un arrangement liné-

aire de n éléments, séparés par une distance b. L'analyse qui précède suppose que les éléments

ont une caractéristique de réception omnidirectionnelle.

Cependant, en pratique, cette condition est rarement vé-

rifiée. La réponse d'un élément de longueur b est donnée par la relation i sin 2 kb sin 8

A A 2

O=A A 2 kb sin 0 sin a = A o 1 En conséquence, le spectre véritable est donné par la relation: i

2 1

A 1(-)T n (moW asin 9W c sin ( Wo-w) sinT + a)

2 2

T sin(w -) T Le terme (o-) 2 détermine l'enveloppe du (W _w) T (odiagramme spectral, le point à 3,9 dB étant obtenu lorsque (w) T +

(o -) = -.

Cette condition limite les fréquences maximale et minimale acceptables correspondant aux angles maximaux

de direction des faisceaux du récepteur.

Le terme final de l'équation du spectre déter-

mine la position du faisceau dirigé. Les maxima apparais-

sent lorsqu'on a la relation sin (w-) T + a = qu dans laquelle q est un nombre entier. Le premier maximum apparait lorsque q = 0 et en conséquence, on a: (CiO-) T = -a0 On a déjà montré que, pour les points à -3,9 dB, on avait

()T = _

ou =W -r a0 mais a = kb sinO o o sinO0 2b

On peut voir que le bord du secteur-est déter-

miné uniquement par les dimensions physiques et la lon-

gueur d'onde acoustique. Il ne dépend absolument pas de la fréquence de multiplexage. Il est intéressant de noter que ce phénomène se manifeste exactement au même

point que la limite de diffraction imposée par la dimen-

sion b de l'élément. Etant donné cette situation, l'en-

veloppe du secteur se comporte comme la fonction sin2 et non comme une une simple fonction sinusoïdale. La décroissance d'amplitude par rapport au gisement est

donc plus rapide.

La largeur du faisceau sur l'axe, jusqu'aux points à -3,9 dB, est donnée par une largeur de bande qui correspond à 1/nT ou à la période nécessaire à l'échantillonnage de l'ensemble de l'arrangement. Le

même décalage de fréquence se présente lorsque le fais-

+. -11 X

ceau est dirigé suivant l'angle - sin 1. 2n qui est le

même que dans un appareil classique de formation de fais-

ceau.

Le système holographique se comporte essen-

tiellement de la même manière que le système classique, mais avec la différence que l'enveloppe ou le secteur provoque une coupure plus rapide aux extrémités du secteur. La fréquence de multiplexage n'est pas réglée de façon très serrée, le multiplexage lent empêchant

un recouvrement à partir du spectre négatif des fré-

quences, mais nécessitant l'utilisation d'une longue période de balayage et de filtresà bande étroite dans l'analyseur de spectre. Ces caractéristiques dégradent la résolution sur la distance et rendent le système plus

sensible aux effets Doppler.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Appareil de détermination de gisement à radar

ultrasonore, caractérisé en ce qu'il comprend un géné-

rateur (15, 16) destiné à émettre un signal de radar ultrasonore, un dispositif récepteur comprenant un ar- rangement de transducteurs récepteurs distants (10), un dispositif de modulation et d'échantillonnage destiné à former un signal combiné sous forme d'un échantillon

séquentiel répétitif de chacun des signaux reçus, mo-

dulé par un signal égal à la fréquence émise par le ra-

dar ultrasonore mais déphasé par rapport à celui-ci, et un dispositif (20) destiné à déterminer, d'après le signal combiné, une indication du gisement dépendant de la composante de fréquence du signal combiné ou du déplacement dans le temps du signal combiné par rapport

à un temps prédéterminé.

2. Appareil selon la revendication 1, caractéri-

sé en ce que le dispositif de modulation et d'échantil-

lonnage comporte, pour chaque transducteur récepteur (10),un modulateur (12) dont le signal de sortie est transmis par l'intermédiaire d'un multiplexeur (17) destiné à échantillonner à son tour chaque signal de sortie, suivant une séquence répétitive, afin qu'il

forme le signal combiné.

3. Appareil selon l'une des revendications 1 et

2, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif des-

tiné à déterminer lequel de deux gisements possible est indiqué par la composante de fréquence du signal combiné.

4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (24) de dérivation

d'un signal de modulation destiné à provoquer, pour cha-

que modulateur (12),un déphasage différent par rapport au signal émis afin que le déphasage augmente avec la

distance du transducteur associé (10) le long de l'ar-

rangement.

5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé

en ce que le dispositif de.modulation et d'échantillon-

nage est formé par un multiplexeur (17) piloté à une fréquence d'horloge et destiné à acheminer sélectivement chacun des signaux reçus à son tour de manière qu'il forme le signal combiné.

6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la fréquence d'horloge est égale au double de

celle du signal émis de radar ultrasonore.

7. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif destiné à détecter

l'intervalle de temps compris entre l'émission d'un si-

gnal de radar ultrasonore et la réception d'un écho par

l'un des transducteurs (10), et un dispositif (25) com-

mandé par le dispositif de détection et destiné à ac-

croître la fréquence d'horloge d'après l'intervalle de temps de manière que le balayage latéral soit effectué

pratiquement avec des faisceaux parallèles dans l'espace.

8. Appareil selon l'une des revendications 5 et

7, caractérisé en ce qu'ilcomprend un dispositif destiné à détecter la différence de temps entre la réception d'un écho par deux des transducteurs et un dispositif destiné à moduler la fréquence d'horloge en fonction de cette différence de temps afin que l'arrangement soit focalisé lors de la réception de fronts d'onde non

plans.

9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé

en ce qu'il comprend un dispositif de détection du dé-

placement angulaire de l'arrangementtransducteur et de

création d'une fréquence de correction du signal combi-

né, et un dispositif de modulation destiné à recevoir le signal combiné et la fréquence de correction et à former un signal corrigé de sortie dans lequel le déplacement

angulaire est compensé.

10. Appareil selon l'une quelconque des revendica-

tions précédentes, caractérisé en ce que les transducteurs récepteurs (10) forment un arrangement rectiligne et la composante de fréquence du signal combiné est déterminée

par un analyseur de spectre (20).

11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'analyseur de spectre (20) comprend une série de filtres (21) montés en parallèle, ayant une entrée commune et une sortie commune, et un multiplexeur vidéo (22) relié à la sortie commune et destiné à transmettre

un signal vidéo de sortie représentatif du gisement.

12. Appareil selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 9, caractérisé en ce que les transducteurs récepteurs (10) forment un arrangement circulaire (40),

et le décalage dans le temps du signal combiné par rap-

port à un temps prédéterminé est déterminé par un cor-

rélateur de réplique (42).

13. Appareil selon l'une des revendications 11 et

12, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit (19) de compression de plage dynamique, disposé avant la série de filtres (21) ou le corrélateur (42) de réplique et

destiné à comprimer le signal combiné.

14. Appareil selon l'une quelconque des revendica-

tions précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de détermination de l'indication de gisement tirée du signal combiné est couplé au reste de l'appareil qui est placé à distance, et ce reste de l'appareil est disposé dans un bottier formant un radar ultrasonore

remorquable.