FR2605806A1 - Dispositif de simulation angulaire pour radar multi-cible - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION A POUR OBJET UN DISPOSITIF DESTINE AU TEST DE LA FONCTION DE DETECTION ANGULAIRE D'UN RADAR MULTI-CIBLE. CE DISPOSITIF COMPORTE PRINCIPALEMENT UN REFLECTEUR R EN FORME DE DEMI-ELLIPSOIDE DE REVOLUTION, L'ANTENNE A DU RADAR SOUS TEST ETANT DISPOSEE A L'UN DES FOYERS F DE L'ELLIPSE, ET AU MOINS DEUX SOURCES E, E, SIMULANT DEUX CIBLES DISTINCTES, DISPOSEES AU VOISINAGE DE L'AUTRE FOYER F. LA SURFACE DU REFLECTEUR R PRESENTE DES RAINURES AYANT POUR EFFET UNE MODULATION SPATIALE EN PHASE DU FAISCEAU REFLECHI ET, PAR SUITE, AU MOINS UN LOBE DEFLECHI D'UN ANGLE DETERMINE PAR RAPPORT A LA DIRECTION DE REFLEXION SUR UN PLAN. LES DEUX SOURCES E, E SONT ALORS DISPOSEES DE SORTE QUE LEUR LOBE DEFLECHI 17, 19 ATTEIGNE L'AXE AA DE L'ELLIPSE AU PREMIER FOYER F DE CELLE-CI. APPLICATION AU TEST D'AUTODIRECTEUR DE MISSILE.

Description

DISPOSITIF DE SIMULATION ANGULAIRE POUR
RADAR MULTI-CIBLE
La présente invention a pour objet un dispositif de simulation angulaire destiné au test de radars multl-cibles.

Pour tester la fonction de détection angulaire d'un radar, notamment celle dtun autodirecteur de missile, il est nécessaire de simuler une cible rayonnant une énergie hyperfréquence dont la position angulaire par rapport au radar sous test est susceptible de varier.

Pour répondre à ce problème, on connait notamment une solution consistant à disposer de nombreuses sources de rayonnement sur une même paroi, à placer le radar à tester à une distance suffisante de cette paroi, à activer une (ou plusieurs) de ces sources simulant alors une cible (ou plusieurs). Les inconvénients de cette solution notamment son encombrement et son prix.

La présente invention a pour objet un dispositif répondant au problème du test des radars multi-cibles, qui soit aussi simple et peu encombrant que possible.

A cet effet, le dispositif selon l'invention utilise - un réflecteur sensiblement en forme de demi-ellipsoïde de révolution - un radar sous test dont l'antenne est diposée à l'un des foyers de l'ellipse; dans lequel: - on utilise au moins deux sources simulant deux cibles distinctes disposées au voisinage de l'autre foyer - la surface du réflecteur présente des rainures ayant pour effet une modulation spatiale en phase du faisceau réfléchi et, par suite, au moins un lobe défléchi d'un angle déterminé par rapport à la direction de réflexion sur un plan - les sources sont disposées de telle sorte que leur lobe défléchi atteigne l'axe de ltellipse au premier foyer de celle-ci.

D'autres objets, particularités et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les dessins annexés qui représentent: - la figure 1, un dispositif de simulation monocible - la figure 2, une vue fractionnaire, en coupe, d'un mode de réalisation du réflecteur utilisé dans le dispositif selon l'invention; - les figures 3, a et b, des diagrammes explicatifs; - la figure 4, un schéma illustrant le principe utilisé dans l'invention avec la simulation d'une seule cible - la figure 5 : un schéma analogue à la figure précédente mais avec la simulation de deux cibles - les figures 6, a, b et c, des schémas relatifs à un mode de réalisation du dispositif selon l'invention permettant de simuler quatre cibles.

Sur ces différentes figures, les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments.

La figure 1, représente donc, vu en coupe, un dispositif de misulation monocible.

Ce dispositif se compose d'un réflecteur R, en forme de demiellipsoïde de révolution de grand axe aa, de petit axe bb, ces axes se croisant en un point 0, et de foyers F1 et F2.

A l'un des foyers, par exemple Fl, est placé un émetteur E rayonnant une énergie hyperfréquence et destiné à simuler une cible éclairée par le radar sous test. L'antenne A du radar sous test est placée à l'autre foyer (F2) de l'ellipse.

On a illustré un rayon émis par l'émetteur E sous un angle a1. Il se réfléchit en un point M du réflecteur R avec un angle e0 et il est donc, selon les lois de l'optique géométrique, reçu au foyer F2 sous un angle a2, directement fonction de l'angle al. Si les dimensions de l'ellipse sont suffisantes pour que l'onde émise par la source ponctuelle E puisse être assimilée en A à une onde plane, on voit que l'on peut ainsi simplement simuler une cible et vérifier que le radar sous test détecte correctement l'angle a2.

On a représenté pour simplifier le trajet d'un rayon unique en pratique, l'émetteur E ayant une certaine surface, il est obtenu en F2 une tache, qui est centrée sur le foyer F2 si l'émetteur E est lui-même centré sur le foyer F1.

Certains radars sont suceptibles de localiser plusieurs cibles simultanément (radars multi-cibles) et se pose également la question de leur test.

Une solution simple utilisant le dispositif précédent consisterait à remplacer la source unique en F1 par une pluralité de sources simulant une pluralité de cibles. Toutefois, si l'émetteur E n'est pas centré sur le foyer F1, l'éclairement produit sur l'antenne A ne sera pas non plus centré sur le foyer
F2. Il apparaît en pratique qu'il n'est pas possible de disposer toutes les sources au foyer F1, pour des raisons évidentes d'encombrement, et l'antenne A ne peut pas alors être correctement éclairée par les différentes sources.

La figure 2 représente une vue fractionnaire, en coupe dans un plan contenant le grand axe de l'ellipse, d'un mode de réalisation du réflecteur utilisé dans le dispositif selon l'invention.

Selon l'invention, on utilise un système du type de celui décrit figure 1, mais dans lequel le réflecteur, maintenant repéré
R1, voit sa surface modifiée : sa surface n'est plus localement plane mais elle présente, dans la coupe de figure 2, des modulations en créneau de pas p, les créneaux étant de largeur d = p/2, selon les parallèles de l'ellipsoïde, c'est-à-dire des cercles dont les centres sont disposés sur le grand axe aa.

Il est à noter que les créneaux ont été représentés sur la figure de forme rectangulaire (vus en coupe) à titre d'exemple, mais ils peuvent avoir une forme différente, telle que trapézoidale.

Sur la figure 2, on a représenté à titre d'exemple un rayonnement 10 venant frapper la partie haute (16) d'un créneau du réflecteur R1, sous une incidence 00.

La profondeur (c), ou amplitude, des créneaux est telle que la différence de phase en réflexion, pour un rayonnement frappant le reflecteur sous une incidence e0 soit égale à , c'est-àdire que c= A
4. cos e0 (3) où A est la longueur d'onde du rayonnement. Cette différence de phase est donc de l'ordre d'un quart de periode pour les angles d'incidence (00) faibles.

L'effet de cette modulation est une modulation spatiale en phase de l'onde réfléchie, par une perturbation d'amplitude li et de période p. L'effet d'une telle modulation de phase sur le diagramme de rayonnement est illustré sur les figures 3.

La figure 3a est relative au dispositif de la figure 1. Elle représente un exemple de diagramme de rayonnement obtenu par la réflexion d'un faisceau d'incidence e0 = 0. Il se compose d'un lobe principal 11 dans la direction 80 (=0) et d'une pluralité de lobes secondaires 12, de part et d'autre du lobe principal, allant en s'atténuant lorsque l'on s'écarte de la direction {30.

Lorsque le réflecteur présente la modulation illustrée sur la figure 2, on obtient pour un rayonnement frappant le réflecteur avec un angle d'incidence 00, deux directions de rayonnement privilégiées différentes, données par
sin 1 = sin e0 + px (1)
sin e2 = sin #0 - # (2) où 1 et e2 sont les ecarts angulaires par rapport à la direction de réflection e0 en l'absence de rainures sur le réflecteur.

La figure 3b est analogue à la figure 3a, mais pour un réflecteur comportant les rainures de la figure 2.

On distingue deux lobes principaux, repérés 13 et 14, qui remplacent le lobe principal 11 de la figure 3a dans la direction 00, et des lobes secondaires 15. Les lobes principaux 13 et 14 font un angle respectlvement #1et e2 avec l'angle 80. Dans le cas de la figure 3b, l'angle e0 étant choisi égal à 0, on a 1= e2 en valeur absolue, selon les expressions (1) et (2) ci-dessus.

Avec les valeurs numérlques choisies sur les figures 3,å savoir une antenne d'ouverture égale à 10 A, un pas p égal à 6 > , et e0 = O, on obtient #1 : e2 : + 100.

I1 apparaît sur le diagramme 3b que la modulation de phase 0- 1s choisie permet en outre d'obtenir un zéro du diagramme de rayonnement dans la direction 00, ce qui présente l'avantage d'éviter tout chevauchement des faisceaux de deux sources- distinctes, comme illustré sur la figure 5 ci-après.

La figure 4, est une coupe schématique analogue à celle de la figure 1, mais dans laquelle le réflecteur R est remplacé par le réflecteur rainuré R1 de la figure 2.

Un rayonnement 16 issu d'un émetteur E1 frappe le réflecteur R1 en un point M1, sous une incidence e0 I1 est réfléchi selon deux directions privilégiées, repérées 17 et 18, faisant un angle respectivement e1 et e2 avec la direction de réflexion e0 en l'absence de rainurage du réflecteur.

L'émetteur E1 est disposé au voisinage du foyer F1 de telle sorte que l'un des deux faisceaux réfléchis vienne frapper l'axe aa au foyer F2 où est placée l'antenne A du radar sous test : le rayon 17 dans l'exemple de la figure 4.

I1 apparaît ainsi qu'avec un émetteur (E1) qui n'est pas placé au foyer (F1) de ltellipse, il est possible d'obtenir un rayon réfléchi (17) atteignant le grand axe aa à l'autre foyer de cette ellipse (F2)
Cette propriété est utilisée pour réaliser un simulateur à deux cibles, comme illustré sur la figure 5.

Sur la figure 5, on retrouve le réflecteur R1 en forme d'ellipsolde de révolution, de grand axe aa. On retrouve également l'émetteur E1 disposé au voisinage du foyer F1 de telle sorte que le rayon réfléchi 17 vienne frapper l'axe aa au foyer F2 de l'ellipse. L'autre rayon réfléchi (18) est représenté pour mémoire en pointillé.

On a disposé en outre au voisinage du foyer F1 un deuxième émetteur, E2 > de telle sorte que, donnant lieu comme précédemment à deux faisceaux, repérés 19 et 20, réfléchis en un point M2 du réflecteur R1, l'un de ceux-cl (19) vienne frapper l'axe aa au foyer F2.

De la sorte, au foyer F2, l'antenne A reçoit deux faisceaux distincts (17 et 19) provenant de deux directions distinctes, dont l'angle par rapport à la normale se déduit directement de l'angle avec lequel ils sont émis en E1 et E2
I1 est à noter que le fonctionnement reste identique à luimême, quel que soit le plan passant par l'axe aa et comportant le point d'incidence (M) du rayonnement sur le réflecteur R1.

En pratique, il n'est bien entendu pas nécessaire d'utiliser un réflecteur R1 dont la forme soit strictement une demiellipsoïde : il peut être plus grand ou, au contraire, se réduire à une calotte ellipsoidale.

Dans une variante de réalisatlon, il est possible de s'affranchir de la variation de l'angle e1 (ou 82) en fonction de la valeur de l'angle de e0 ; à cet effet, on rend le pas p des créneaux réalisés sur le réflecteur R1 varisble en fonction de 130 de façon à compenser la variation de sin e0 dans l'expression (1) ou (2) ci-dessus et conserver une valeur fixe pour e1 (ou 82).

De façon analogue, dans une autre variante qui peut être ou non cumultatlve avec la précédente, on rend la profondeur c des créneaux variable en fonction de e0 de façon à compenser la variation de cos 90 dans l'expression (3) ci-dessus.

Les figures 6,a, b et c, illustrent un mode de réalisation du dispositif selon l'invention qui permet de simuler quatre cibles distinctes.

Sur la figure 6a, on voit le réflecteur, maintenant repéré
R2, toujours en forme d'ellipsoïde de révolution, mais coupé dans un plan passant par son petit axe bb. Le réflecteur R2 vu en coupe est alors un demi cercle de centre O, O étant l'intersection des grand et petit axes de l'ellipse.

La paroi du réflecteur R2 est rainurée selon un plan normal au précédent, c'est-8-dire selon des méridiens de I'ellipse, comme illustré sur la figure 6b. La figure 6b est un agrandissement de la zone 1 du réflecteur R2 où l'on voit que la surface du réflecteur est modulée en créneaux, de pas p2 et de profondeur C2 Z obéissant à des lois analogues aux lois précédentes. I1 est à noter que les valeurs des paramètres p2 et c peuvent être
2 différentes de celles de p et c.

De la sorte, et comme précédemment, il est possible de placer deux émetteurs, repérés respectivement E3 et E4 sur la figure Sa > au voisinage de l'un des foyers de l'ellipse, par exemple comme précédemment du foyer F1 qui est, sur la coupe de la figure 6a , confondu avec le centre 0. De ces émetteurs
E3 et E4 partent des rayonnements qui viennent frapper le réflecteur R2 en des points M3 et M4 respectivement. La position des émetteurs E3 et E4 est telle que l'un des rayons réfléchis en M3 et M4 vienne se focaliser sur le deuxième foyer de l'ellipse (F2), également confondu sur la figure Ga avec le centre 0, selon un processus analogue à ce qui est décrit ci-dessus, figure 5.

La figure 6c représente schématiquement une petite portion de la surface du réflecteur R2 sur laquelle on voit deux réseaux de rainures orthogonaux, le premier au pas p conformément à ce qui est décrit figure 2 et le second pas p2 conformément à ce qui est décrit figure 6b. Ces deux réseaux forment un damier dont les partie hachurées correspondent par exemple aux zones en creux, c'est-à-dire, au fond des rainures.

On a ainsi décrit un dispositif permettant la simulation analogique de deux ou quatre cibles, pour le test de la fonction de détection angulaire d'un radar multicible.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de simulation angulaire pour radar multi-cible, comportant un réflecteur (R1,R2) en forme de demi-ellipsoide de révolution, l'antenne (A) dudit radar étant disposée en un premier foyer (F2) de l'ellipsoïde, le dispositif de simulation étant caractérisé par le fait que la surface du réflecteur (R1,R2) R2) présente au moins un premier ensemble de rainures telles qu'un faisceau d'énergie rayonnée faisant un angle d'incidence donné (00) sur le réflecteur, se réflechisse selon au moins une direction principale, cette dernière faisant un angle prédéfini (81, 2) avec la direction de réflexion (00) sur une surface plane, et que le dispositif comporte en outre au moins deux sources (E 1 , E2) disposées au voisinage du deuxième foyer (F1) de l'ellipsoïde , de telle sorte que ladite direction principale de réflexion de chacune des sources atteigne l'axe de l'ellipsoïde sensiblement au premier foyer (F2).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface du réflecteur (R2) presente un second ensemble de rainures, normal au premier ensemble, tel qu'un faisceau d'énergie rayonnée se réfléchisse de même selon au moins une direction prlncipale, et que le dispositif comporte en outre une source et une quatrième sources (E3, E4) disposées au volsinage du deuxième foyer (F1) de telle sorte que ladite direction principale de réflexion de chacune des troisième et quatrième sources atteigne l'axe de ltellipsolde sensiblement au premier foyer (F2).

3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les rainures du premier et/ou du deuxième ensemble de rainures sont périodiques.

4. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les rainures du premier et/ou du deuxième ensemble de rainures sont disposées selon une périodicité p obéissant à l'une des relations suivantes sin 1 = sin 00 + 4 (1) sin e2 = sin 00 + P (2)

où e0 est l'angle d'incidence, 72 la longueur d'onde du faisceau d'énergie rayonnée, e1 ou e2 l'angle constant de ladite direction principale de réflexion.

5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les rainures forment des créneaux.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la largeur de la partie haute (16) des créneaux est egale à la largeur (d) de la partie basse de ces créneaux.

7. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6 caractérisé par le fait que la profondeur c des créneaux est telle que c=

4cos 80 où Oo l'angle d'incidence et ? la longueur d'onde du faisceau d'énergie rayonnée.

8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les rainures sont disposées selon des parallèles ou des méridiens de l'ellipse.