FR2496899A1 - Dispositif radar operant au moyen d'ondes hachees, modulees en frequence - Google Patents

Abstract

CE DISPOSITIF RADAR OPERANT AU MOYEN D'ONDES HACHEES, MODULEES EN FREQUENCE, COMPORTE UN SYSTEME D'ANTENNE 1 POUR DIRIGER CES ONDES VERS UNE CIBLE 2, AU MOINS, DISPOSEE A UNE DISTANCE D ET POUR RECEVOIR LES ONDES REFLECHIES PAR CETTE CIBLE, UN CIRCUIT MELANGEUR 5 MUNI D'UNE PREMIERE ENTREE 7 POUR RECEVOIR UN SIGNAL LOCAL, D'UNE DEUXIEME ENTREE 9 POUR RECEVOIR LE SIGNAL REFLECHI RECUEILLI PAR LE SYSTEME D'ANTENNE ET D'UNE SORTIE 3 POUR FOURNIR UNE INFORMATION CONCERNANT LA DISTANCE D. CE DISPOSITIF EST REMARQUABLE EN CE QU'IL COMPORTE, EN OUTRE, UN GENERATEUR D'ONDE MODULEE EN FREQUENCE 10, UN DISPOSITIF DE COMMUTATION 12 COOPERANT AVEC UN CIRCUIT DE COMMANDE 14 POUR CONNECTER TEMPORAIREMENT LE SYSTEME D'ANTENNE AU GENERATEUR TANDIS QUE LA PREMIERE ENTREE DU CIRCUIT MELANGEUR RECOIT UN SIGNAL DERIVE DU SIGNAL DE SORTIE DUDIT GENERATEUR AU MOYEN D'UN COUPLEUR 18. APPLICATION: MESURES DE DISTANCES.

Description

DISPOSITIF RADAR OPERANT AU iMOYEN D'ONDES HACHEES, MODULEES EN

FREQUENCE

L'invention concerne un dispositif radar opérant au moyen

d'ondes hachées, modulées en fréquence, comportant un système d'an-

tenne pour diriger ces ondes vers une cible, au moins, disposée à une distance D et pour recevoir Les ondes réfléchies par cette cible, un circuit mélangeur muni d'une première entrée pour recevoir un signal

Local, d'une deuxième entrée pour recevoir Le signal réfléchi re-

cueilli par Le système d'antenne et d'une sortie pour fournir une information concernant La distance D. Un tel dispositif est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 355 734. Dans ce dispositif connu, le signal local est aussi une onde hachée de même nature que l'onde émise et que donc

l'onde réfléchie, de sorte qu'à La sortie du mélangeur on n'a un si-

gnal que lorsqu'il y a coïncidence d'apparition des signaux réfléchis et des signaux locaux. Le dispositif connu ne peut donc pas mesurer des distances variant dans de grandes proportions; son champ est limité. L'invention propose un dispositif du genre mentionné dans Le préambule qui ne présente pas cet inconvénient et qui peut mesurer

La distance de cibles se situant dans un Large espace.

Pour cela, un tel dispositif-est remarquable en ce qu'il comporte, en outre, un générateur d'onde modulée en fréquence, un dispositif de commutation coopérant avec un circuit de commande pour connecter temporairement Le système d'antenne au générateur tandis que la première entrée du circuit mélangeur reçoit un signal dérivé du

signal de sortie dudit générateur.

La description suivante faite en regard des dessins an-

nexés, le tout donné à titre d'exemple non Limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.

La figure 1 représente un dispositif conforme à l'inven-

tion. La figure 2 montre la variation de fréquence de L'onde émise. La figure 3 montre le détail de réalisation d'un circuit

de commande faisant partie du dispositif montré à La figure 1.

La figure 4 montre différents signaux engendrés dans Le

circuit de commande de la figure 3.

La figure 5 est un schéma pour expliquer l'engendrement d'une sinuso7de de battement obtenue à la sortie du dispositif de l'invention. La figure 6 est un schéma pour expliquer la variation de

niveau reçu en fonction de La distance à partir d'une seule impul-

sion émise.

La figure 7 est un schéma pour expliquer la variation de niveau reçu en fonction de la distance à partir d'une séquence

pseudo-aléatoire d'impulsions émises.

Le dispositif de l'invention montré à la figure 1 comporte une antenne rotative 1; cette antenne est utilisée à la fois pour émettre une onde OE et pour recevoir une onde OR réfléchie, par exemple, par une cible 2. On n'a fait figurer qu'une seule cible afin de simplifier les-explications, mais il est bien évident qu'en pratique il y a une multitude de cibles. Une information concernant la distance D de la cible 2 apparaît sur une borne 3. La connaissance de la distance D, d'une part, et de l'angle de rotation de l'antenne 1, d'autre part, permet de situer la cible 2 dans l'espace au moyen de dispositifs de visualisation non montrés sur les figures. La

borne 3 est connectée à la sortie d'un circuit mélangeur 5. Ce cir-

cuit 5 comporte deux entrées, la première porte la référence 7, la

seconde, la référence 9.

L'onde émise E est une onde modulée linéairement en

fréquence sur une Largeur de fréquence égaLe à AF voir La figure 2.

Cette Largeur de fréquence est parcourue en un temps égal à TF. Pour montrer que cette onde est hachée, c'est-à-dire qu'eLLe est émise par intermittence, La courbe de variation de fréquence F, en fonction du temps "t", est représentée en pointiLLé.

Conformément à L'invention, le dispositif montré à La fi-

gure 1 comporte, en outre, un générateur d'ondes modulées en fré-

quence portant La référence 10, un dispositif de commutation 12 coo-

pérant avec un circuit de commande 14 pour connecter temporairement L'antenne 1 à La sortie du générateur 10 par L'intermédiaire d'un amplificateur 16 à haute puissance et à Large bande, tandis que La première entrée 7 du circuit mélangeur 5 est reliée à La sortie du

générateur par L'intermédiaire d'un circuit de prélèvement 18 cons-

titué, par exemple, par un coupleur directif.

Le commutateur 12 est à deux positions EM et RE, de sorte

que Lorsque L'antenne 1 n'est pas branchée à La sortie de L'amplifi-

cateur 16, elle est branchée à La deuxième entrée 9 du circuit mélan-

geur 5.

La figure 3 montre le détaiL de réalisation du circuit de

commande 14.

Ce circuit 14 comporte un générateur de signaux d'horloge fournissant des signaux de période très courte vis-à-vis de TF;

l'allure des signaux d'horloge est montrée à La ligne "a" de la fi-

gure 4. Ces signaux sont appliqués à un compteur modulo 3 portant la référence 22. L'état de ce compteur est indiqué à la ligne "b" de la

figure 4. Les fils F1 et F2 transmettant les signaux logiques repré-

sentant l'état de ce compteur 22 sont connectés aux premières entrées

d'un comparateur de codes 24. Le fil F2 est relié à l'entrée de si-

gnaux de comptage d'un compteur modulo "150" référencé par 26; l'aL-

Lure du signal transmis par ce fil F2 est montrée à La Ligne "c" de la figure 4. Le contenu du compteur 26 représenté schématiquement à la Ligne "d" de La figure 4 est utilisé comme code d'adresse pour un système de mémoires mortes 30. Ce système de mémoires mortes contient une séquence pseudo-aléatoire formée de cent cinquante mots à deux éléments binaires. Ces mots sont pris parmi un ensemble de mots: 00, 01, 10 (voir Ligne "e" de la figure 4). Le comparateur de code 24 compare donc Le code fourni par Le compteur 22 et Le mot à La sortie

du système de mémoires mortes 30. Le signal de sortie de ce compara-

teur 24 commande le commutateur 12. L'allure du signal de commande

du commutateur 12 est montrée à La Ligne "f" de La figure 4.

Le circuit 14 de La figure 3 fonctionne de La manière suivante. A chaque front montant du signal de sortie du générateur , l'état du compteur 22 change et s'incrémente d'une unité. Comme le compteur 22 est un compteur modulo 3, le signal Logique prend la valeur "1" toutes Les trois périodes du signal d'horLoge élaboré par le générateur 20. Le front montant du signal transmis par Le fiL F2 fait incrémenter d'une unité Le compteur 26, de sorte qu'un nouveau mot apparait à La sortie du système 30. Dès qu'iL y a coTncidence entre Le contenu du compteur 22 et ce mot, Le signal de commande met Le commutateur 12 à la position EM. Ainsi, ce circuit 14, d'une part, définit, par le signal transmis par le fil F2, des tranches de temps TC (TC " TF) et par Le compteur 22, trois sous-tranches ST1, ST2, ST3 ménagées à L'intérieur de tranches TC et, d'autre part, commande la mise en position EM du commutateur 12 pendant une seule

des sous-tranches ST1, ST2, ST3 d'une même tranche TC, cette sous-

tranche dépendant du.mot fourni par le système 30.

IL est possible maintenant d'expliquer le dispositif de l'invention; on se rapporte à la figure 5 o l'on a représenté de manière agrandie une partie de La variation de fréquence de L'onde OE. Dans chaque tranche de temps TC, on émet des impulsions IE1, IE2, IE3, IE4 dans respectivement Les sous-tranches ST1, ST2, ST1, ST1. A cette onde émise OE correspond une onde réfléchie par une cible située à une distance D. Cette onde réfléchie est perçue par le dispositif de l'invention après un temps T tel que: T = 2 D/c (1) o c est la vitesse de La Lumière. Si on fait battre cette onde de

retour avec un signal non haché provenant du générateur 10, La fré-

quence de battement fb du signal disponible à La sortie du mélangeur est telle que: fb = T TF (2) TF Compte tenu de La relation (1), on peut écrire:

2D AF

fb: T- (3) Ainsi, La mesure de fb est aussi une mesure de D.

Le bas de La figure 5 montre comment La sinusoTde du si-

gnal de battement à La fréquence "fb" est engendrée. Cette sinusoïde est formée par des échantillons de signaux qui résultent du battement

entre l'onde locale qui est continûment appliquée à La première en-

trée 7 du mélangeur 5 et de L'onde reçue Lorsque Le commutateur est en position "RE". L'onde de retour est formée des impulsions de retour IR1, IR2 et IR3 correspondant respectivement aux impulsions IE1, IE2 et IE3 et de l'impulsion IRO correspondant à une impulsion

antérieure IEO non représentée sur cette figure 5.

Le niveau de cette sinusoTde est proportionnel à la Lar-

geur de ces échantillons qui varie d'une Largeur maximale égale à

celle de l'impulsion émise (cas des impulsions IRO, IR2) à une Lar-

geur nuLLe (cas o L'impuLsion de retour arrive Lorsque le commuta-

teur 12 est en position EM) en passant par les cas intermédiaires,

tels que ceux des impulsions IR1 et IR3.

On peut tracer le spectre en distance, c'est-à-dire Le

niveau de la sinusoTde en fonction de La distance D de la cible.

Pour établir ce spectre, on s'appuie sur les considérations suivantes.

Différentes impulsions IRi', IR2', IR3', IR4' sont représentées en

"a" à la figure 6, d'une manière décalée en hauteur pour que la fi-

gure reste lisible. Ces impulsions sont des répliques retardées

d'une impulsion émise IE' correspondant à La position EM du commu-

tateur 12. Ces différentes impulsions IRI' à IR4' sont retardées respectivement des durées Tl, T2, T3, T4. L'impulsion IEl' est suivie par une autre impulsion IE2' après un temps TCC, la largeur de ces

impulsions est constante et égale à ST.

On examine tout d'abord le cas o O T '< ST, c'est-à-

dire le cas de L'impulsion IRI'; le front avant de cette impulsion parvient au niveau du système d'antenne alors que le commutateur 12 est en position EM. La contribution de cette impulsion ne sera prise en considération que dès la fin de l'impulsion IEI', de sorte que la Largeur de L'échantiLLon est égaLe au temps qui sépare Les fronts

arrière des impulsions IRI' et IE'; cette Largeur est donc pro-

portionneLLe au retard T. La puissance reçue W varie aussi d'une manière proportionneLLe pour des cibLes apportant ces retards T. Ceci est représenté par C1 qui est une partie de La courbe montrée en "b" à La figure 6. Cette courbe représente Le niveau de puissance reçue en fonction du retard T qu'apportent Les cibles. Le retard

t = O est placé à La verticaLe du front montant de L'impuLsion IEl'.

Au Lieu de graduer L'axe des abscisses en "-", iL est aussi possible de Le graduer en distance puisque ces deux grandeurs sont Liées par La formuLe: T = (2/c). D

On examine maintenant Le cas o ST 4 T 4 TCC - ST.

Ce cas correspond au fait que toute L'impulsion émise est reçue lorsque Le commutateur est en position RE. Ceci est représenté par

Les impulsions IR2' et IR3' à La Ligne "a" de La figure 6. L'impul-

sion IR2' est un premier cas limite, son front avant coTncide avec Le front arrière de l'impulsion IEl' tandis que le front arrière de L'impulsion IR3', deuxième cas Limite, coTncide avec Le front avant de L'impulsion IE2'. Toutes impulsions comprises entre ces deux cas Limites sont reçues avec une puissance constante; ceci est montré

par La partie C2 en "b", à La figure 6.

On examine enfin le cas o TCC - ST4 T< TCC; ceci est iLlustré par L'impulsion IR4'. Dans ce cas, plus le retard T va

croître et plus L'impulsion reçue sera masquée par L'impulsion IE2'.

La puissance va alors décroître; ceci est représenté en "b" par La

partie de courbe C3.

Si Le retard croît encore, la puissance augmentera jusqu'à obtenir son niveau maximum et cette puissance diminuera à l'approche

d'une nouvelle impulsion.

La figure 7 montre comment La courbe de puissance reçue en fonction de La distance peut être établie. A la ligne "a" de cette figure 7, on a représenté une série d'impulsions IE1, IE2, IE3, IE4, IE5.....dont La Largeur est égale à TC/3 et qui sont placées d'une manière pseudoaléatoire dans L'une des sous-tranches ST1, ST2, ST3 d'une même tranche. Ainsi, L'impulsion IE1 est placée dans La

sous-tranche ST1, l'impulsion IE2 dans la sous-tranche ST2, L'impul-

sion IE3 dans La sous-tranche ST3....; ces impulsions correspon-

dent au fait que Le commutateur est en position EM. Pour obtenir le niveau W de puissance reçue en fonction de La distance D des cibles, ce qui est représenté à La Ligne "e" de La figure 7, il faut composer Le niveau que procure chaque impulsion de la manière représentée à la figure 6. La contribution apportée par chacune des impulsions IE1, IE2, IE3 est représentée respectivement aux lignes "b", "c",

l"d". En "e", on constate alors qu'il n'y a plus de distances aveu-

gles pour lesqueLLes Le niveau reçu est nul.

Un dispositif de l'invention pour Lequel AF = 50 MHz TC = 1 Vs TF = 7 ms et pour lequel le compteur 26 a 150 positions mesure des distances allant de 400 m à 20 km, la fréquence du signal à la borne 3 variant de fb 17 kHz pour D = 400 m et

fb 1 MHz pour D = 20 km.

Claims (2)

REVENDICATIONS:

1. Dispositif radar opérant au moyen d'ondes hachées, modu-

lées en fréquence comportant un système d'antenne pour airiger ces ondes vers une cible, au moins, disposée à une distance D et pour recevoir les ondes réfléchies par cette cible, un circuit mélangeur muni d'une première entrée pour-recevoir un signal locaL, d'une deuxième entrée pour recevoir le signal réfléchi recueiLLi par le

système d'antenne et d'une sortie pour fournir une information con-

cernant la distance D, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre,

un générateur d'onde moduLée en fréquence, un dispositif de commuta-

tion coopérant avec un circuit de commande pour connecter temporai-

rement le système d'antenne au générateur, tandis que la première entrée du circuit mélangeur reçoit un signal dérivé du signal de

sortie dudit générateur.

2. Dispositif radar selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de commande comporte des moyens pour connecter le système d'antenne à la sortie du générateur pendant ces durées fixes situées d'une manière pseudo-aléatoire à l'intérieur d'un

intervalle de temps de durée fixe.