FR2629601A1 - Dispositif d'analyse de cibles par discrimination fine en distance - Google Patents
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Abstract
Ce dispositif comporte des moyens 4 pour, à l'émission, multiplier par une valeur M la bande B d'impulsions modulées linéairement en fréquence obtenues par utilisation d'une ligne dispersive 3, et des moyens 8 pour, à la réception, faire un battement entre le signal d'écho reçu et une impulsion de référence modulée linéairement en fréquence, et de bande MB identique à celle de l'impulsion émise, de manière à associer à chaque cible une fréquence particulière résultant de ce battement, et permettant de la différencier des autres cibles. Ceci permet d'accroître le pouvoir de résolution en distance malgré les performances limitées des composants (lignes dispersives) actuellement disponibles. Application aux radars.
Description
DISPOSITIF D'ANALYSE DE CIBLES PAR
DISCRIMINATION FINE EN DISTANCE
La présente invention concerne un dispositif d'analyse de cibles par discrimination fine en distance.
DISCRIMINATION FINE EN DISTANCE
La présente invention concerne un dispositif d'analyse de cibles par discrimination fine en distance.
I1 est connu dans les radars que l'analyse fine de cibles fonction de la distance nécessite l'émission d'un signal ayant une grande largeur spectrale. C'est ainsi que, pour une résolution de 30 cm par exemple, 300 MMz sont nécessaires.
11 est également connu que pour accroître la largeur de bande instantanée d'un signal radar on utilise la technique dite de compression d'impulsions. Cette technique consiste à émettre des impulsions longues modulées linéairement en fréquence et à les comprimer ensuite à la réception. Cette technique utilise en pratique des composants acoustiques, ou des composants numériques, suivant qu'elle est mise en oeuvre en analogique ou en numérique.
Or, appliquée strictement à la haute résolution, cette technique souffre de deux limitations pratiques qui sont que d'une part elle nécessite des composants très performants qui ne sont pas encore sur le marché ou dont la faisabilité n'est pas encore démontrée: c'est k cas de lignes dispersives ayant un produit BT (Bande de fréquence x retard) voisin de 6000 (300 MHz x 20 us), et que d'autre part on ne sait pas coder et traiter des impulsions comprimées très brèves (3 ns par exemple).
La présente invention permet de contourner ces difficultés et d'accrottre ainsi k pouvoir de résolution en distance malgré les perfoemamces limitées des composants actuellement disponibles.
Le dispositif d'analyse de cibles par discrimination fine en distance suivant l'invention, comportant des moyens pour, à l'émission, moduler linéairement en fréquence ks impulsions d'un signal radar, chaque impulsion étant ainsi définie par une rampe de fréquences de bande B, et de durée T, est caractérisé en ce qu'il comporte:: - des moyens pour, à l'émission, multiplier la bande B des impulsions modulées linéairement en fréquence par une valeur M - des moyens pour, à la réception, faire un battement entre d'une part le signal d'écho reçu, correspondant à la superposition des échos réfléchis par des cibles toutes éclairées par la même impulsion de durée T, I'écho réfléchi par chaque cible nO i étant lui-même une impulsion modulée linéairement en fréquences définie par une rampe de fréquences de bande M x B, de durée T et d'instant d'origine ti représentatif de la distance de cette cible nO i, et d'autre part une impulsion de référence, également modulée linéairement en fréquences, et définie par une rampe de fréquence de bande M x B, de durée T, et d'instant d'origine t0, afin d'associer à chaque cible nO i une fréquence fixe fi résultant de ce battement, caractéristique de la durée t. - t0, et permettant ainsi de la différencier des autres cibles.
Les objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, faite en relation avec les dessins ciannexés dans lesquels: - la figure 1 montre un premier mode de réalisation de l'invention ; - les figures 2a, 2b et 2c sont des diagrammes aidant à la compréhension du fonctionnement du dispositif représenté sur la figure 1; - la figure 3 montre un second mode de réalisation de l'invention.
Le dispositif représenté sur la figure 1 comporte des moyens 1 pour émettre des impulsions longues modulées linéairement en fréquences. Ces moyens comportent de manière connue un mélangeur 2 pour moduler une onde porteuse a(t) de fréquence F par un signal en impulsions b(t) de durée T et de période de répétition TR, suivi d'une ligne dispersive 3 de bande B et de retard T.
On a représenté sur la figure 2a l'allure des signaux a(t) et b(t) ainsi que l'allure des signaux c(t) et d(t) obtenus respectivement en sortie du mélangeur 2 et de la ligne dispersive 3. Pour simplifier, on a représenté une seule impulsion des signaux b(t), c(t) et d(t).
On a également représenté sur la figure 2a l'allure de trois échos el(t), e2(t), e3(t) reçus en réponse à l'imDulsion d(t) pour trois cibles C1, C2 et C3 telles que représentées sur la figure 2b et suffisamment proches les unes des autres pour etre illuminées simultanément par la même impulsion d(t), de sorte que leurs échos respectifs se chevauchent pour une grande partie. La ligne dispersive 3 étant définie par ses paramètres B (bande de fréquences) et T (retard), l'impulsion d(t) modulée linéairement en fréquence peut etre représentée sur un diagramme fréquence-temps (figure 2c) par une rampe de fréquences "r" de bande B, de durée T et d'instant d'origine td, égal à l'instant où débute cette impulsion.
Le dispositif représenté sur la figure 1 comporte également un multiplicateur de fréquence 4, de rang M (où M est un nombre qui peut etre quelconque) pour multiplier la bande B de l'impulsion d'émission d(t) par le nombre M. L'impulsion f(t) modulée linéairement en fréquence obtenue en sortie du multiplicateur de fréquence 4 peut être représentée sur la figure 2c par une rampe de fréquence R de bande M x B, de durée T et d'instant d'origine td.
C'est cette impulsion fit) qui est émise par l'antenne 5 après avoir été toutefois transposée dans la gamme de fréquences souhaitée pour l'émission (de l'ordre de plusieurs GHz) au moyen d'un oscillateur local 6, et après être passée dans un duplexeur 7, suivant des techniques connues.
Le dispositif représenté sur la figure I comporte, à la réception, un mélangeur 8 pour faire un battement entre d'une part le signal d'écho c(t) reçu (correspondant à la superposition des différents échos el(t), e2(t) et e3(t) dans l'exemple considéré) et d'autre part une impulsion de référence g(t) modulée linéairement en fréquence et définie sur k diagramme fréquence-temps de la figure 2c par une rampe de fréquence Rg de bande M x B, de durée T, et d'instant d'origine t0. L'instant t0 de déclenchement de cette impulsion de référence g(t) doit être supérieur ou égal à l'instant td + T où se termine l'impulsion d'émission. Cette impulsion de référence peut etre déclenchée automatiquement lorsqu'un signal d'écho est détecté, en vue d'analyser cet écho.Elle peut aussi être déclenchée ponctuellement, lorsque lbpérateut k souhaite. Elle peut par ailleurs être déclenchée plusieurs fois entre deux impulsions d'émission successives.
Cette impulsion g(t) est par ailleurs avantageusement obtenue avec les mêmes moyens que ceux utilisés à l'émission, c'està-dire avec les moyens 1 d'émission d'impulsions modulées linéairement en fréquences et avec un multiplicateur de fréquences 9 de rang M. Un commutateur 10 est alors utilisé pour connecter les moyens 1 soit au multiplicateur 4 lorsque le dispositif fonctionne en émission, soit au multiplicateur 9 lorsque le dispositif fonctionne en réception. Le signal b(t) est alors modifié de manière à pouvoir assurer également la génération de l'impulsion de référence. Comme à l'émission,
I'impulsion g(t) est par ailleurs transposée dans la gamme de fréquences souhaitée au moyen d'un oscillateur local 11.
I'impulsion g(t) est par ailleurs transposée dans la gamme de fréquences souhaitée au moyen d'un oscillateur local 11.
Les différents échos el(t), e2(t) et e3(t) ont également été représentés sur la figure 2c par des rampes de fréquence R1, R2 et
R3 de bande M x B, de durée T et d'instants d'origine respectifs tl, t2 et t3 représentatifs de leur distance respective au dispositif considéré. On voit sur cette figure que, les rampes Rg, R1, R2 et R3 étant parallèles, à chaque instant t la différence de fréquence entre le point correspondant de chacune des rampes R1, R2, R3 et le point correspondant de la rampe Ro donne un écart de fréquences fixe, respectivement fil, f2 et f3, représentatif de chacune des distances considérées. Or le mélangeur 8 permet précisément d'effectuer une telle différence (ou battement). Par conséquent les différentes fréquences obtenues en sortie de ce mélangeur constituent bien un moyen de discriminer des cibles qui peuvent être très proches les unes des autres. Pour une meilleure exploitation des informations ainsi obtenues, les différentes fréquences fl, f2, f3 ainsi obtenues peuvent être converties en temps par des moyens 12 de conversion fréquence-temps.
R3 de bande M x B, de durée T et d'instants d'origine respectifs tl, t2 et t3 représentatifs de leur distance respective au dispositif considéré. On voit sur cette figure que, les rampes Rg, R1, R2 et R3 étant parallèles, à chaque instant t la différence de fréquence entre le point correspondant de chacune des rampes R1, R2, R3 et le point correspondant de la rampe Ro donne un écart de fréquences fixe, respectivement fil, f2 et f3, représentatif de chacune des distances considérées. Or le mélangeur 8 permet précisément d'effectuer une telle différence (ou battement). Par conséquent les différentes fréquences obtenues en sortie de ce mélangeur constituent bien un moyen de discriminer des cibles qui peuvent être très proches les unes des autres. Pour une meilleure exploitation des informations ainsi obtenues, les différentes fréquences fl, f2, f3 ainsi obtenues peuvent être converties en temps par des moyens 12 de conversion fréquence-temps.
Les moyens 12 particuliers représentés sur la figure 1 consistent en un analyseur de spectre analogique réalisé à l'aide de lignes dispersives acoustiques. Un tel analyseur de spectre est connu et comporte un mélangeur 13 qui reçoit d'une pdrt le signal h(t) de sortie du mélangeur 8, d'autre part le signal de sortie d'une ligne dispersive de pente + K' égale à TB, (B' e
T'' t T' désignant respecti- vement la bande de fréquences et k retard de cette ligne), ce mélangeur 13 étant lui-même suivi d'une ligne dispersive 15 de pente inverse à celle de la ligne 14, et égale à - K'.La ligne dispersive 14 est attaquée par une impulsion fine (ou impulsion de Dirac) & t) et le signal de sortie s(t) de l'analyseur de spectre est obtenu en sortie de la ligne 13. Le signal à analyser h(t) est ainsi modulé par une rampe de fréquence de pente + K', avant d'être comprimé dans la ligne dispersive 13 de pente - K'.
T'' t T' désignant respecti- vement la bande de fréquences et k retard de cette ligne), ce mélangeur 13 étant lui-même suivi d'une ligne dispersive 15 de pente inverse à celle de la ligne 14, et égale à - K'.La ligne dispersive 14 est attaquée par une impulsion fine (ou impulsion de Dirac) & t) et le signal de sortie s(t) de l'analyseur de spectre est obtenu en sortie de la ligne 13. Le signal à analyser h(t) est ainsi modulé par une rampe de fréquence de pente + K', avant d'être comprimé dans la ligne dispersive 13 de pente - K'.
La variante de réalisation représentée sur la figure 3 diffère de celle représentée sur la figure 1 en ce que le multiplicateur de fréquence 9 n'est pas de rang M mais de rang M + 1. Cette variante permet une contraction du schéma de la figure 1 en réalisant la rampe de fréquence nécessaire à l'analyse spectrale (obtenue précédemment grâce à la ligne dispersive 14) en faisant directement un battement entre le signal d'écho, défini par une rampe de fréquence de bande M x B, et un signal de référence défini par une rampe de fréquence de bande (M + 1) x B. Cette contraction n'est toutefois possible qu'en réalisant la condition d'égalité des pentes (K = K') entre la ligne dispersive d'émission 3 et la ligne dispersive d'analyse spectrale 15.
Claims (5)
1. Dispositif d'analyse de cibles par discrimination fine en distance, comportant des moyens (I) pour, à l'émission, moduler linéairement en fréquence les impulsions d'un signal radar, chaque impulsion étant ainsi définie par une rampe de fréquences de bande
B, et de durée T, caractérisé en ce qu'il comporte - des moyens (4) pour, à l'émission, multiplier la bande B des impulsions modulées linéairement en fréquence par une valeur M - des moyens (8, 9) pour, à la réception, faire un battement entre d'une part le signal d'écho reçu, correspondant à la superposition des échos réfléchis par des cibles toutes éclairées par la même impulsion d'émission de durée T, I'écho réfléchi par chaque cible nO i étant lui-même une impulsion modulée linéairement en fréquences définie par une rampe de fréquences de bande M x B, de durée T et d'instant origine ti représentatif de la distance de cette cible nO i, et d'autre part une impulsion de référence, également modulée linéairement en fréquences, et définie par une rampe de fréquences de bande M x B, de durée T, et d'instant d'origine t0, afin d'associer à chaque cible nO i une fréquence fixe fi résultant de ce battement, caractéristique de la durée t. - t0, et permettant ainsi de la différencier des autres cibles.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'impulsion de référence est générée par les memes moyens (1) que l'impulsion émise, ceux-ci étant commandés alternativement pour produire ces deux types d'impulsion.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (12) pour convertir les fréquences f. en temps.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens (12) pour convertir les fréquences fi en temps consistent en un analyseur de spectre comportant des moyens de modulation (13, 14) du signal obtenu à l'issue du battement, par une rampe de fréquence, suivis de moyens de démodulation (I 5) par une rampe de fréquence de pente opposée.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'impulsion de référence a une bande de fréquence égale à (M + et en ce que l'analyseur de spectre ne comporte alors que des moyens de démodulation (1S) du signal obtenu à l'issue du battement, par une rampe de fréquence de pente alors opposée à la rampe de fréquence définissant l'impulsion émise.
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