FR2717905A1 - Radar elevation angle measurement for target positioning - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif de mesure de range de site de 'a direction dune cible
La présente invention concerne un dispositif de mesure de l'angle de site d'une cible.Site range measurement device with target direction
The present invention relates to a device for measuring the angle of elevation of a target.
L'un des buts de la présente invention est de proposer un dispositif de mesure de l'angle de site permettant de couvrir une large plage angulaire (par exemple, un secteur angulaire s'étendant sur 45 ), avec une précision de mesure de l'ordre du degré. One of the aims of the present invention is to propose a device for measuring the angle of elevation making it possible to cover a wide angular range (for example, an angular sector extending over 45), with an accuracy of measurement of the 'order of degree.
Pour une couverture aussi large, les dispositifs utilisés actuellement sont soit des antennes multifaisceaux, soit des antennes à balayage électronique. For such wide coverage, the devices currently used are either multibeam antennas or electronically scanned antennas.
Dans le premier cas, il est nécessaire d'avoir un nombre important de faisceaux pour assurer une précision satisfaisante, donc un nombre important de récepteurs, ce qui grève le coût du système, tandis que dans le second cas c'est la multiplication des déphaseurs électroniques qui augmente la complexité et le coût du système. In the first case, it is necessary to have a large number of beams to ensure satisfactory accuracy, therefore a large number of receivers, which increases the cost of the system, while in the second case it is the multiplication of phase shifters which increases the complexity and the cost of the system.
L'invention a pour objet une antenne qui, tout en assurant une couverture sur un secteur très large avec une précision suffisante (de l'ordre du degré), soit réalisable de façon relativement simple et donc pour un coût modique. The subject of the invention is an antenna which, while ensuring coverage over a very wide sector with sufficient precision (of the order of a degree), can be produced in a relatively simple manner and therefore at low cost.
Le dispositif de mesure selon l'invention est du type comportant un réseau d'éléments d'antenne, des moyens récepteurs d'un signal retourné ou émis par la cible et des moyens d'analyse de ce signal de cible permettant d'en dériver l'orientation en site de la direction de la cible,
Selon l'invention, il est prévu des moyens pour coupler les éléments de ce réseau de manière à obtenir sélectivement une couverture de la zone voulue selon un premier diagramme ou selon un second diagramme, différent du premier, le rapport des amplitudes respectives de ces deux diagrammes étant une fonction monotone de l'angle de site sur la zone de couverture voulue.The measuring device according to the invention is of the type comprising an array of antenna elements, means for receiving a signal returned or emitted by the target and means for analyzing this target signal making it possible to derive therefrom the site orientation of the target's direction,
According to the invention, means are provided for coupling the elements of this network so as to selectively obtain coverage of the desired area according to a first diagram or according to a second diagram, different from the first, the ratio of the respective amplitudes of these two. diagrams being a monotonic function of the elevation angle over the desired coverage area.
Selon un certain nombre de caractéristiques avantageuses:
ladite fonction monotone est une fonction décroissante et
sensiblement linéaire, au moins sur une partie de la zone de
couverture voulue,
- l'un des diagrammes est également le diagramme selon lequel un
signal est émis en direction de la cible,
- l'un des diagrammes est un diagramme en cosécante,
- les deux diagrammes sont obtenus par couplage des éléments
d'antenne du réseau au moyen d'un répartiteur hyperfréquence à
deux voies, notamment un répartiteur hyperfréquence du type
matrice de Blass,
- l'un au moins des diagrammes peut être obtenu par une
combinaison linéaire des deux voies du répartiteur hyperfréquence.According to a number of advantageous features:
said monotonic function is a decreasing function and
substantially linear, at least over part of the
desired coverage,
- one of the diagrams is also the diagram according to which a
signal is sent towards the target,
- one of the diagrams is a cosecant diagram,
- the two diagrams are obtained by coupling the elements
antenna of the network by means of a microwave distributor
two channels, in particular a microwave distributor of the type
Blass matrix,
- at least one of the diagrams can be obtained by a
linear combination of the two channels of the microwave distributor.
Dans un premier mode de réalisation, les deux diagrammes sont des diagrammes orthogonaux, et la réception des signaux provenant de la cible est opérée simultanément selon l'un et l'autre des deux diagrammes. In a first embodiment, the two diagrams are orthogonal diagrams, and the reception of the signals coming from the target is operated simultaneously according to one and the other of the two diagrams.
Dans un second mode de réalisation, les deux diagrammes sont des diagrammes non orthogonaux, et la réception des signaux provenant de la cible est opérée successivement selon l'un et l'autre des deux diagrammes. In a second embodiment, the two diagrams are non-orthogonal diagrams, and the reception of the signals coming from the target is operated successively according to one and the other of the two diagrams.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-dessous, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels
- les figures 1 et 2 représentent schématiquement le premier et le
second mode de réalisation précités de la présente invention, et
- les figures 3 et 4 illustrent les différents diagrammes obtenus par la
mise en oeuvre des dispositifs des figures 1 et 2, respectivement.Other characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description below, made with reference to the accompanying drawings in which
- Figures 1 and 2 schematically represent the first and the
second above-mentioned embodiment of the present invention, and
- Figures 3 and 4 illustrate the different diagrams obtained by the
implementation of the devices of Figures 1 and 2, respectively.
La figure 1 illustre un premier mode de réalisation, dans lequel les différents éléments rayonnants S1,S2,... Sn d'un réseau d'antennes sont couplés au moyen d'un répartiteur hyperfiéquence 1 à deux voies El et E2, la voie El étant par la suite désignée "voie avant" et la voie E2 "voie arrière" (mais sans que cette terminologie ne soit limitative d'une structure ou d'un type particuliers de répartiteur. FIG. 1 illustrates a first embodiment, in which the different radiating elements S1, S2, ... Sn of an array of antennas are coupled by means of a microwave distributor 1 with two channels El and E2, the channel El being subsequently designated "front track" and track E2 "rear track" (but without this terminology being limiting of a particular structure or type of distributor.
Le répartiteur hyperfréquence 1 peut avantageusement être une matrice de Blass, en elle-même connue, par exemple celle décrite dans la demande française 82-12104, au nom de la Demanderesse, qui décrit une telle matrice réalisée en technologie triplaque. On pourra se référer à cette demande pour de plus amples détails. The microwave distributor 1 can advantageously be a Blass matrix, in itself known, for example that described in French application 82-12104, in the name of the Applicant, which describes such a matrix produced in triplate technology. We can refer to this request for further details.
Les deux voies El et E2 de la matrice de Blass 1 permettent de coupler les différents éléments d'antenne de manière que le réseau formé par ceux-ci présente deux diagrammes différents selon la voie choisie (par "diagramme", on entendra toujours la caractéristique du réseau donnant la variation de son gain radioélectrique A en fonction de l'angle de site 9). The two channels E1 and E2 of the Blass 1 matrix make it possible to couple the different antenna elements so that the network formed by these has two different diagrams depending on the channel chosen (by "diagram", we will always hear the characteristic of the network giving the variation of its radioelectric gain A as a function of the site angle 9).
La forme des diagrammes est obtenue en ajustant d'une part les déphasages (fixes) appliqués par la matrice et d'autre part les caractéristiques respectives des différents coupleurs directifs placés à chaque intersection de ligne (voies d'entrée) et de colonne (éléments d'antenne) de la matrice. The shape of the diagrams is obtained by adjusting on the one hand the (fixed) phase shifts applied by the matrix and on the other hand the respective characteristics of the different directional couplers placed at each intersection of line (input channels) and column (elements antenna) of the matrix.
On pourra obtenir ainsi, par exemple, les deux diagrammes D1 et D2 représentés figure 3, le diagramme D1 correspondant à la voie avant El et le diagramme D2 correspondant à la voie arrière E2 ou bien, comme on l'expliquera plus loin, à une combinaison linéaire des deux voies El et E2. We can thus obtain, for example, the two diagrams D1 and D2 represented in FIG. 3, the diagram D1 corresponding to the front track El and the diagram D2 corresponding to the rear track E2 or, as will be explained below, to a linear combination of the two channels El and E2.
Le diagramme D1 est avantageusement un diagramme classique dit "en cosécante", c'est-à-dire un diagramme correspondant à la couverture, à gain sensiblement constant, d'une zone délimitée par une altitude maximale donnée, constante. The diagram D1 is advantageously a conventional diagram known as "cosecant", that is to say a diagram corresponding to the coverage, with substantially constant gain, of an area delimited by a given maximum altitude, constant.
On calculera la matrice de Blass pour que sa voie avant (voie El) réalise ce diagramme en cosécante, que l'on appelera par la suite "diagramme principal". We will calculate the Blass matrix so that its front channel (El channel) achieves this cosecant diagram, which will be called hereinafter "main diagram".
L'autre diagramme D2, que l'on appelera par la suite "diagramme auxiliaire" sera un diagramme tel que l'on ait, sur la plage d'angle de site la plus large possible, un rapport des amplitudes des deux diagrammes qui soit monotone, et de préférence sensiblement linéaire. The other diagram D2, which will be called hereinafter "auxiliary diagram" will be a diagram such that there is, over the widest possible angle of elevation range, a ratio of the amplitudes of the two diagrams which is monotonous, and preferably substantially linear.
Ce rapport est illustré par la caractéristique R sur la figure 3. This relationship is illustrated by the characteristic R in FIG. 3.
On voit ainsi que, en faisant le rapport des amplitudes A des signaux reçus selon l'un et l'autre des diagrammes D1 et D2, on pourra aisément déterminer, de façon approchée mais souvent suffisamment précise, la valeur de l'angle de site o. It can thus be seen that, by making the ratio of the amplitudes A of the signals received according to either of the diagrams D1 and D2, it will be possible to easily determine, in an approximate but often sufficiently precise manner, the value of the angle of elevation o.
Sur la figure 3, on voit que l'on a pu réaliser un diagramme procurant un rapport R variant de façon pratiquement linéaire entre 0 et 450, ce qui correspond à une couverture angulaire extrêmement large la précision obtenue sur l'angle de site est de l'ordre de 1 à 3 degrés. In FIG. 3, it can be seen that we have been able to produce a diagram providing a ratio R varying in a practically linear manner between 0 and 450, which corresponds to an extremely wide angular coverage the precision obtained on the elevation angle is around 1 to 3 degrees.
De préférence, on choisit le diagramme auxiliaire D2 pour que le rapport R soit une fonction décroissante, car ceci permet d'avoir un meilleur contraste entre les deux diagrammes sur toute la couverture. Preferably, the auxiliary diagram D2 is chosen so that the ratio R is a decreasing function, because this allows better contrast between the two diagrams over the entire coverage.
Avec la configuration de la figure 1, la matrice de Blass sert à la fois à l'émission et à la réception, l'émission étant toujours effectuée par la voie avant de la matrice de Blass, avec le diagramme principal en cosécante
D1, tandis que la réception est effectuée successivement avec l'un puis l'autre des deux diagrammes.With the configuration of FIG. 1, the Blass matrix is used for both transmission and reception, the emission always being carried out by the front channel of the Blass matrix, with the main diagram in cosecant
D1, while reception is carried out successively with one then the other of the two diagrams.
La séquence de fonctionnement sera donc la suivante:
(1) émission, avec le diagramme principal, d'un premier signal vers
la cible,
(2) réception, avec le diagramme principal, du signal retourné,
(3) émission, avec le diagramme principal, d'un second signal vers la
cible,
(4) réception, avec le diagramme auxiliaire, du signal retourné par la
cible.The operating sequence will therefore be as follows:
(1) emission, with the main diagram, of a first signal to
target,
(2) reception, with the main diagram, of the returned signal,
(3) emission, with the main diagram, of a second signal to the
target,
(4) reception, with the auxiliary diagram, of the signal returned by the
target.
Cette séquence peut être réalisée au moyen des circuits illustrés figure 1. This sequence can be achieved by means of the circuits illustrated in FIG. 1.
Ces circuits comprennent un duplexeur 2 permettant d'appliquer le signal provenant de l'émetteur via la ligne 3 à la voie avant (El) de la matrice de Blass, correspondant au diagramme principal. These circuits include a duplexer 2 making it possible to apply the signal coming from the transmitter via line 3 to the front channel (El) of the Blass matrix, corresponding to the main diagram.
En ce qui concerne la réception, il est prévu deux commutateurs 4,5 et un coupleur 6 configurés de manière à appliquer à des moyens récepteurs 9 et d'analyse 10, via la ligne 7, soit le signal reçu présent sur la voie El de la matrice de Blass, soit le signal correspondant à une combinaison linéaire des signaux des deux voies El et E2, combinaison linéaire déterminée par le calcul du coupleur 6. With regard to reception, two switches 4,5 and a coupler 6 are provided, configured so as to apply to receiver 9 and analysis means 10, via line 7, that is to say the received signal present on the channel El of the Blass matrix, ie the signal corresponding to a linear combination of the signals of the two channels E1 and E2, a linear combination determined by the calculation of the coupler 6.
Cette solution permet d'avoir des diagrammes D1 et D2 qui ne soient pas orthogonaux, alors que les deux voies de la matrice ne peuvent, séparément, donner que des diagrammes orthogonaux entre eux. This solution makes it possible to have diagrams D1 and D2 which are not orthogonal, whereas the two ways of the matrix can, separately, give only diagrams orthogonal between them.
Plus précisément, pour la réception sur le diagramme principal D1 les commutateurs 4 et 5 sont sur les positions repérées AB et A'B', ce qui permet d'appliquer directement à la ligne 7 le signal de la voie El. En revanche, pour la réception sur le diagramme auxiliaire D2, les commutateurs sont placés sur les positions repéréres AC et A'C', de sorte que la ligne 7 reliée au récepteur reçoit désormais une combinaison des deux voies El et E2, via le coupleur 6. More precisely, for reception on the main diagram D1 the switches 4 and 5 are in the positions marked AB and A'B ', which makes it possible to directly apply to line 7 the signal of the channel El. On the other hand, for reception on the auxiliary diagram D2, the switches are placed in the positions marked AC and A'C ', so that the line 7 connected to the receiver now receives a combination of the two channels El and E2, via the coupler 6.
Dans un autre mode de réalisation, illustré figures 2 et 4, on utilise directe ment les diagrammes orthogonaux correspondant aux deux voies respectives de la matrice de Blass. Le diagramme principal D1 et le diagramme auxiliaire D2 étant alors orthogonaux entre eux, on peut les utiliser simultanément à l'aide de récepteurs 9, reliés directement aux lignes 7 et 8 correspondant aux deux voies El et E2 de la matrice de Blass; les sorties des récepteurs 9 attaquent alors simultanément les moyens d'analyse 10. In another embodiment, illustrated in FIGS. 2 and 4, the orthogonal diagrams corresponding to the two respective paths of the Blass matrix are used directly. The main diagram D1 and the auxiliary diagram D2 then being orthogonal to one another, they can be used simultaneously using receivers 9, connected directly to lines 7 and 8 corresponding to the two channels El and E2 of the Blass matrix; the outputs of the receivers 9 then simultaneously attack the analysis means 10.
Le diagramme auxiliaire est alors réalisé uniquement par la voie arrière (voie E2) de la matrice de Blass, ce qui correspond au diagramme
D2 illustré figure 4.The auxiliary diagram is then produced only by the rear channel (channel E2) of the Blass matrix, which corresponds to the diagram
D2 illustrated in Figure 4.
Sur l'exemple de diagramme auxiliaire D2 illustré à la figure 4, une discontinuité apparaît aux alentours de 11", avec un changement de sens de variation en deçà de cette discontinuité. Cette forme ne pose cependant pas de problème car les signaux reçus correspondant aux deux portions respectives, de sens de varation différents, de la courbe seront déphasés de 1800, de sorte qu'il sera aisé de les discriminer. On the example of auxiliary diagram D2 illustrated in FIG. 4, a discontinuity appears around 11 ", with a change in direction of variation below this discontinuity. This form does not however pose any problem since the signals received corresponding to the two respective portions, of different direction of variation, of the curve will be out of phase by 1800, so that it will be easy to discriminate them.
La précision obtenue est du même ordre que dans le cas des diagrammes non orthogonaux (ctest-à-dire de l'ordre de 1 à 3 ). The precision obtained is of the same order as in the case of non-orthogonal diagrams (that is to say of the order of 1 to 3).
Claims (10)
Priority Applications (3)
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| FR8809939A FR2717905A1 (en) | 1988-07-22 | 1988-07-22 | Radar elevation angle measurement for target positioning |
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| FR8809939A FR2717905A1 (en) | 1988-07-22 | 1988-07-22 | Radar elevation angle measurement for target positioning |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=9368687
Family Applications (1)
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| FR8809939A Withdrawn FR2717905A1 (en) | 1988-07-22 | 1988-07-22 | Radar elevation angle measurement for target positioning |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005010550A1 (en) * | 2003-07-12 | 2005-02-03 | Qinetiq Limited | Direction finding |
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1988
- 1988-07-22 FR FR8809939A patent/FR2717905A1/en not_active Withdrawn
-
1989
- 1989-07-13 IT IT8967581A patent/IT8967581A0/en unknown
- 1989-07-19 GB GBGB8916462.8A patent/GB8916462D0/en active Pending
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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Also Published As
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |