FR2637087A1 - Dispositif radar - Google Patents

Abstract

Le dispositif radar émet une impulsion et reçoit un signal de retour correspondant en même temps que dure l'impulsion émise. L'impulsion en retour et une fraction de l'impulsion émise sont mélangées dans un mélangeur 5 de manière à produire une impulsion démodulée de durée égale au temps de concidence des impulsions transmise et retournée. L'impulsion démodulée est mélangée dans un circuit de mélange M1, M2 avec des signaux bipolaires de référence R1, R2 présentant des inversions de polarité à différents moments. Un circuit 7 et un circuit 6 calculent alors l'intégrale, pendant la durée de l'impulsion modifiée, d'une combinaison de séquences inversées, non-inversées, et effacées de l'impulsion modifiée. Ces séquences sont définies par les inversions dans les signaux de référence. De cette manière, on obtient une fonction représentative de la distance.

Description

La présente invention concerne un dispositif radar.

Selon l'invention, le radar comporte
des moyens pour émettre des impulsions d'énergie et pour recevoir des impulsions correspondantes retournées en-réponse aux impulsions transmises,
des moyens pour comparer le temps que dure chaque impulsion retournée avec le temps que dure une impulsion supplémentaire déphasée de façon prédéterminée avec l'impulsion émise correspondante, de manière à produire un train d'impulsions modifiées ayant chacune une duree qui est fonction du temps pendant lequel existent simultanément l'impulsion retournée correspondante et l'impulsion supplémentaire, et
des moyens pour calculer l'intégrale, pendant la durée de chaque impulsion modifiée, d'une combinaison de séquences inversées et non-inversées de l'impulsion modifiée, lesdites sequences étant des fractions pré déterinees de la durée de chaque impulsion supplémentaire.

Dans un mode préféré de mise en oeuvre, ladite combinaison comporte des séquences de suppression de l'impuls-ion, en plus des séquences inversées et noninversée s
Dans un mode de mise en oeuvre, lesdites séquences, et leur commande temporelle fonction de l'impulsion supplémentaire, sont définies par des changements de signe de signaux de référence bipolaires impulsionnels.

Pour une meilleure compréhension de l'invention, on se référera désormais aux dessins annexés, cités à titre d'exemple, dans lesquels
- la figure 1 est un schéma-bloc d'un exemple d'un dispositif radar selon l'invention,
- la figure 2 montre des diaarammes de l'amplitude des signaux en fonction du temps, et des graphiques illustrant les fonctions représentatives de la distance, pour expliquer le fonctionnement du dispositif de la figure 1,
- la figure 3 est un schéma-bloc d'un autre exemple d'un dispositif radar selon l'invention, et
- la figure 4 est un schéma-bloc d'un circuit de commande temporelle, avec des diagrammes de l'amplitude des signaux en fonction du temps expliquant son fonctionnement.

Dans le dispositif radar de la figure 1, un oscillateur à onde entretenue 1 est relié périodiquement à une antenne émettrice 2 par un circuit de commutation 3 commandé par un circuit de commande temporelle 4, de manière à produire une porteuse modulée par des impulsions carrées dont le cycle de fonctionnement et la fréquence de répétition sont déterminés par le circuit 4 (bien entendu, au lieu d'utiliser un oscillateur à onde entretenue et un circuit de commutation, on peut employer un oscillateur déclenché périodiquement par le circuit 4).

Une fraction de l'énergie émise est transmise par un coupleur 8 à un mélangeur 5 pour servir à la fois de signal d'oscillateur local et de signal de commutation.

Le mélangeur 5 sert ainsi de dispositif de seuil de distance, et produit un signal VIDEO, pendant le temps ou existent simultanément chacune des impulsions émises et son impulsion de retour correspondante, captée par l'antenne 2'. Les impulsions VIDEO sont-en-général bipolaires ; c'est-à-dire qu'elles peuvent être positives ou négatives, la tension étant à zéro dans l'intervalle de temps compris entre les impulsions. La durée pendant laquelle chaque impulsion émise existe, et la durée pendant laquelle chaque signal d'oscillateur local existe, sont des faibles fractions de l'intervalle de tenps compris entre les impulsions.De manière caractéristique, cette fraction est d'un quart de cet intervalle c'est-à-dire que les impulsions émises et l'oscillateur local ont un cycle de fonctionnement dans un rapport de 1/4.

L'impulsion VIDEO est amenée à un premier mélangeur M1 qui reçoit également un premier signal de référence R1. Le signal R1 est un signal carré bipolaire d'amplitude constante, qui devient alternativement positif et négatif pendant des durées égales. Le signal R1 est une fonction du temps dépendante des impulsions émises, de telle sorte qu'elle comprend une inversion E d'une valeur positive à une valeur négative entre une marque M (c'est-à-dire une séquence positive du signal R1) et un "espace" S (c'est-à-dire une séquence négative du signal R1) ; ladite inversion survenant pendant la durée de l'impulsion émise. Dans l'exemple représenté, l'inversion survient au milieu de l'impulsion émise.La période de répétition du signal de référence R1 est égale à la longueur de l'impulsion émise (qui est égale à la longueur de l'impulsion de l'oscillateur local). Les inversions du signal R1 d'une valeur négative vers une valeur positive surviennent en même temps que le début et la fin de l'impulsion émise.

Le signal. de sortie du mélangeur M1, en réponse aux signaux R1 et VIDEO, est représenté en figure 2 sur la ligne M1. Comme représenté, le signal de sortie M1 comprend la séquence du signal R1 intervenant pendant le signai VIDEO, la séquence étant positive avant l'inversion E. et négative après. La valeur moyenne du signal de sortie M1 entre les instants T1 et T2 représente la distance ; cette valeur moyenne est représentée en figure 2 par l'intégrale de la fonction M1 entre les instants T1 et T2.Quand la distance est nulle, l'impulsion de retour coincide exactement avec l'impulsion émise, et le signal VIDEO existe pendant toute la durée d'un cycle du signal R1, avec l'inversion E au milieu du signal VIDEO, et par suite l'intégrale du signal M1 est nulle. Au fur et à mesure que la distance augmente, l'intégrale du signal Ml varie comme représenté en figure 2.

I1 est souvent nécessaire qu'un dispositif radar soit capable de détecter une cible à une certaine distance, mais soit insensible à une cible en-deçà de cette distance. Le dispositif représenté en. figure 1 est rendu insensible à des cibles à faible distance, sans nécessiter pour autant une ligne à retard pour retarder le signal de l'oscillateur local. A cette fin, le signal VIDEO alimente également un second mélangeur
M2 qui reçoit aussi un second signal de référence R2 identique au signal R1, à l'exception d'un déphasage par rapport à Rl d'un quart de la durée de l'impulsion émise ; ce signal R2 comporte ainsi deux inversions pendant la durée de l'impulsion émise, l'une El étant un passage d'une valeur positive à une valeur négative, l'autre E2 étant un passage d'une valeur négative à une valeur positive. L'intégrale du signal de sortie M2 du mélangeur entre les instants T1 et T2 déterminés par le signal VIDEO varie en fonction de la distance comme représenté en figure 2. Un soustracteur 7 soustrait le signal de sortie M2 du signal de sortie M1, de manière à produire la fonction représentative de la distance correspondant à (1 - M2), représentée en figure 2.

Comme on peut le voir, cette fonction représentative de la distance est nulle pour des distances comprises entre
O et x, et varie ensuite comme représenté pour des distances croissantes à partir de x. De cette manière, le dispositif radar est insensible aux cibles rapprochées (on notera que la figure 2 représente la tension en fonction de la distance, en ignorant le facteur de décroissance selon l'inverse du carré de celle-ci, introduit par la propagation dans l'espace).

Dans l'exemple de la figure 1, les signaux de référence sont mélangés avec le signal VIDEO avant soustraction et intégration. Dans le dispositif de la figure 3, les signaux de référence R1 et R2 sont soustraits avant d'être appliqués à un mélangeur M3, ou ils sont mélangés avec le signal VIDEO issu du mélangeur 5. On obtient de cette maniere la même fonction représentative de la distance que celle obtenue avec le dispositif de la figure 1.

Le signal de sortie du soustracteur 7 de la figure 1, ou la sortie du mélangeur M3 de la figure 3, est amené à un analyseur de signal 6, représenté plus en détail en figure 1. L'analyseur 6 comprend, en série, un filtre Doppler 61, un détecteur d'enveloppe 62 et un intégrateur 63.

Le rôle du filtre Doppler 61 est le suivant en pratique, l'impulsion émise à partir de l'antenne 2 est retransmise à l'antenne réceptrice 2' non seulement, en retour, par la cible, mais aussi d'une manière directe, "noyant" le signal de retour, qui est reçu au même moment. Cependant, l'impulsion retournée par la cible a une modulation Doppler due au mouvement relatif du radar et de la cible. Cette modulation Doppler permet à la partie du signal contenant l'information désirée d'être extraite par le filtre Doppler 61 en sortie du mélangeur.

L'intégration des signaux en sortie des mélangeurs Ml et M2, ou du mélangeur M3, est conditionnée par le fonctionnement du filtre Doppler 61.

La modulation Doppler est elle-même modulée, et dans un cas particulier le détecteur 62 et l'intégrateur 63 permettent un lissage de l'enveloppe de la modulation Doppler.

La figure 4 montre un exemple du circuit de commande temporelle 7 des figures 1 ou 3. Une horloge 40 produit un train d'impulsions 4 ayant une fréquence de répétition quatre fois supérieure à celle des impulsions émises. Ce train d'impulsions est transmis au circuit de commutation 3 par l'intermédiaire d'un premier et d'un second circuits bistables 41 et 42 disposés en série.

En sortie du premier bistable 41 on obtient le signal de référence R1. Le train d'impulsions produit par l'horloge est également dirigé, par un circuit inverseur 43, vers un troisième circuit bistable 44, de manière à produire le signal de référence R2, déphasé des/2 par rapport à
R1.

En produisant à partir d'une horloge unique 40 les impulsions émises et les signaux R1 et R2, il est plus facile de maintenir le synchronisme désiré. En outre, il est possible de réduire la portée maximale du dispositif en augmentant la fréquence de l'horloge, tout en maintenant le synchronisme désiré.

Dans les exemples précités de l'invention, l'impulsion bipolaire VIDEO est modifiée en inversant la polarité des séquences pendant la durée de l'impulsion, tandis qu'on laisse les autres séquences non-inversées.

De plus, on efface entièrement l'impulsion au cours de certaines séquences. Ce signal modifié est alors intégré pendant la durée de l'impulsion VIDEO. Les séquences à inverser, ou à ne pas inverser, ou à effacer sont déterminées par les inversions définies par les signaux de référence. Dans les exemples particuliers des figures 1 et 2, et comme représenté en figure 2 sur la ligne (M1 - M2), la durée de l'impulsion VIDEO est divisée en quatre séquences P1 à P4. En P1 l'impulsion VIDEO est effacée ; en P2 elle n'est pas inversée ; en P3 elle est effacée ; et en P4 elle est inversée.

Le dispositif de la figure 1 qui vient d'être décrit produit un signal qui représente non seulement la distance mais aussi représente le pouvoir réfléchissant de la cible. De manière à produire un signal représentant uniquement la distance, on peut employer, de manière connue, un normalisateur 10. Le normalisateur 10 détermine le rapport entre le signal dépendant de la distance et des réflexions, et un signal représentant la force du signal (c'est-à-dire le pouvoir réfléchissant), par exemple à partir de la sortie VIDEO du mélangeur 5.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Dispositif radar, caractérisé en-ce qu'il comporte

des moyens (1, 3, 2) pour émettre des impulsions d'énergie et pour recevoir (2') des impulsions correspondantes retournées en réponse aux impulsions émises,

des moyens (5) pour comparer le temps que dure chaque impulsion retournée avec le temps que dure une impulsion supplémentaire déphasée de façon prédéterminée avec l'impulsion émise correspondante, de manière à produire un train d'impulsions modifiées (VIDEO) ayant chacune une durée fonction du temps pendant lequel existent simultanément l'impulsion retournée correspondante et l'impulsion supplémentaire, et

des moyens pour calculer l'intégrale, pendant la durée de chaque impulsion modifiée, d'une combinaison de séquences inversées et non-inversées de l'impulsion modifiée, lesdites séquences étant des fractions prédéterminées de la durée de chaque impulsion supplémentaire.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite combinaison comprend en outre des séquences de suppression de l'impulsion, en plus des séquences inversées et non-inversées.

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite combinaison comporte une pluralité de séquences non-inversées et au moins une séquence inversée.

4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens pour calculer l'intégrale comportent des moyens (4) pour produire un signal bipolaire de référence (R1) en relation temporelle avec les impulsions supplémentaires, les inversions de polarité du signal de référence définissant lesdites séquences et leur relation temporelle avec chacune des impulsions supplémentaires, ainsi que des moyens (M1) pour mélanger les impulsions modifiées avec le signal bipolaire de référence.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens pour calculer l'intégrale comprennent des moyens (4) nourproduire une pluralité de signaux bipolaires de référence (R1, R2) en relation temporelle avec les impulsions supplémentaires, les inversions de polarité de cnacun des signaux de référence survenant à des instants différents de celles des autres ainsi que des moyens pour obtenir un signal représentant les impulsions modifiées mélangées avec une combinaison des signaux de référence.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite combinaison est une différence arithmétique entre les signaux de référence.

7. Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les moyens pour calculer l'intégrale comportent une pluralité de mélangeurs. (1, M2) reliés de manière que chacun reçoive l'un des signaux de référence (R1, R2), et que tous les deux reçoivent les impulsions modifiées (VIDEO), ainsi que des moyens (7) pour combiner les signaux de sortie des mélangeurs, de manière à obtenir ledit signal représentant la combinaison.

8. Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les moyens pour obtenir l'intégrale comportent des moyens (7) pour combiner les signaux de référence, et un mélangeur (M3) relié de manière à recevoir les signaux de référence (R1, R2) combinés ainsi que les impulsions modifiées (VIDEO), de manière à obtenir le signal représentant la combinaison.

9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (10) pour normaliser ladite intégrale.

10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens pour calculer l'intégrale délivrent un signal représentant ladite intégrale de chacune des impulsions modifiées modulées par une composante Doppler prédéterminée.