FR2723211A1 - Radars a trames de recurrence entrelacees et prcede correspondant - Google Patents

Abstract

Dans un radar à impulsions embarqués, on prévoit une antenne à balayage électronique ainsi qu'un synthétiseur d'hyperfréquence propres à commuter très rapidement, en pointage pour ce qui est de l'antenne, en fréquence pour ce qui est du synthétiseur.En vol à basse altitude, et pour certaines applications au moins, on entrelace plusieurs trames de récurrence correspondant chacune à un pointage de l'antenne et à une valeur de l'hyperfréquence radar. Après réception et traitement cohérents, les signaux radar sont exploités sélectivement suivant la trame de récurrence et par conséquent l'application à laquelle ils correspondent.

Description

Radars à trames de récurrence entrelacées et procédé correspon-

dant. L'invention concerne la technique des radars à impulsions, en particulier les radars embarqués sur aéronefs. Il est demandé aux radars aéroportés de satisfaire de nombreux besoins. Jusqu'à présent, il a fallu, pour répondre à ces besoins, soit prévoir plusieurs radars à bord du même aéronef, ce qui est une solution d'autant plus onéreuse (coût et

encombrement) que les besoins en question sont plus sophis-

tiqués, soit admettre que le radar de bord ne réponde qu'à un seul des besoins à la fois, ce qui suppose de prendre de

grandes marges de sécurité quant aux autres besoins.

Par exemple, un avion volant en suivi de terrain, dans le cadre d'une mission opérationnelle, doit également se préoccuper de son objectif, lorsqu'il s'en est suffisamment approché: il doit alors, en effet, identifier tout d'abord cet objectif, puis recaler ses moyens d'intervention sur celui-ci. A l'heure actuelle, l'avion va devoir se préoccuper uniquement cde l'objectif, donc abandonner le mode "suivi de terrain", c'est-à-dire prendre suffisamment d'altitude pour évier tout risque d'écrasement. L'homme de l'art comprendra que cet avion

devient plus vulnérable, ce qui compromet sa mission.

2 Plus généralement, des besoins radar concomitants existent pour tout avion volant à basse ou moyenne altitude, et devant exercer des fonctions air-sol, ou, dans une certaine mesure, air-mer. Comme exemples de telles fonctions, il est permis de 5 citer notamment: le suivi de terrain, la création d'images ou imagerie par radar, la cartographie, en particulier pour

le recalage sur un objectif, ou encore "l'acquisition" de ce même objectif, qui peut se faire par cartographie, et aussi par recherche d'échos mobiles au sol ou sur la mer, et enfin10 la télémétrie air-sol.

La demanderesse a observé qu'il est possible, sous certaines conditions, d'utiliser un seul dispositif radar pour la satis- faction de plusieurs besoins.15 Elle a en particulier remarqué qu'il existe une différence, souvent importante, entre deux paramètres d'un radar qui sont: la distance dite d'ambiguïté et la distance utile pour le traitement.20 La distance d'ambiguité est celle à l'intérieur de laquelle

le radar doit pouvoir identifier tout écho sans aucune ambi- guité, quelles que soient les circonstances. Elle est donc en principe déterminée d'après la portée maximale de l'aérien25 dont est muni le radar.

La distance utile est celle à l'intérieur de laquelle on va

effectivement traiter les signaux reçus. En mode air/sol, elle est souvent plus courte, voire beaucoup plus courte, que la30 distance d'ambiguité.

L'une des idées de base de la présente invention est donc de

dissocier la récurrence d'émission, liée à l'ambiguité, de la récurrence de traitement (à la réception), liée à la zone35 utile.

L'invention se fonde également sur d'autres observations: - la récurrence de traitement, abrégée par rapport à la récurrence d'émission, laisse un intervalle de temps libre; - cet intervalle de temps libre peut être mis à profit, par une autre émission du radar, dès lors que celle-ci, avec les échos qui en résultent, peut être traitée de manière indépendante de la première; - cette condition est satisfaite si l'on utilise un aérien à balayage électronique et un générateur ou synthétiseur de fréquences qui sont commutables très rapidement et en synchronisme, dès lors que le synthétiseur est commutable en conservant la cohérence (fréquence et phase) sur chacun

de ses deux modes de fonctionnement.

Selon un aspect de l'invention, il est prévu un dispositif

radar à impulsions qui résout le problème posé plus haut.

Le radar à impulsions, destiné en particulier à être embarqué sur aéronef pour servir en vol à basse altitude est du type comprenant: - une antenne (on connaît des antennes à balayage électronique); - un générateur de récurrence; - un générateur hyperfréquence;

- des moyens d'émission pour appliquer à l'antenne une hyper-

fréquence tirée de ce générateur, suivant des impulsions dont la répétition est commandée par le générateur de récurrence; - des moyens de réception cohérente, connectés à l'antenne ainsi qu'au générateur hyperfréquence; et - des moyens de traitement cohérent des signaux issus des

moyens de réception cohérente.

4 2723211 Il est aménagé, selon l'invention, comme suit: - l'antenne à balayage électronique est à commutation rapide et à large bande passante; - le générateur hyperfréquence est commutable de façon rapide

selon plusieurs jeux d'hyperfréquences, à émettre et locales,-

avec mémorisation d'informations de fréquence et de phase relatives à chacun de ces jeux, l'écart de fréquence entre les différents jeux étant supérieur à la bande passante des signaux issus des moyens de réception cohérente; le générateur de récurrence est propre à opérer selon

plusieurs trames de récurrence entrelacées.

Sont prévus de plus des moyens de commutation générale propres à faire fonctionner le radar séquentiellement selon les diffé- rents jeux d'hyperfréquence, associés respectivement aux

différentes trames de récurrence, et à différents pointages20 de l'antenne, tandis que les moyens de traitement cohérent opèrent sélectivement sur les signaux reçus dans les diffé-

rents états de ces moyens de commutation.

En pratique, il est prévu un temps mort de réception à

chaque changement d'état des moyens de commutation générale.

Pour sa part, le temps de commutation de l'antenne et du

générateur de fréquence est inférieur à 100 microsecondes; il est de préférence d'environ 20 microsecondes.

Avantageusement, l'antenne possède une ouverture anqulaire

de 5 à 10' environ (à - 3 dB).

Pour certaines applications au moins l'antenne est du type

à balayage électronique selon deux plans, ez capabie d' écarto- métrie mono-impulsion selon ces deux plans.

Dans-un mode de réalisation particulier, les moyens d'émission,

ainsi que de réception cohérente, comportent deux changements de fréquence, et l'écart de fréquence entre les différents jeux d'hyperfréquences est supérieur à la bande passante des 5 étages de seconde fréquence intermédiaire que comportent les moyens de réception cohérente.

Pour ce qui est du domaine d'application préférentiel de l'invention, certains au moins des états des moyens de commu-10 tation sont relatifs à des applications air-sol en vol à basse altitude, telles que le suivi de terrain, la cartographie,

ainsi que la recherche et la poursuite d'un objectif ou celles de cibles mobiles de surface.

Ainsi, il devient possible à un aéronef de faire, à partir du même radar, à la fois un suivi de terrain et l'acquisition de son objectif, par exemple. Il n'est plus nécessaire à cet aéronef de prendre de l'altitude lorsqu'il s'approche de l'objectif.20 Un autre aspect de l'invention est exprimable sous forme de

procédé de radar à impulsions.

Le procédé est du type dans lequel: - on émet à l'aide d'une antenne des impulsions de rayonnement électromagnétique répétées selon une trame de récurrence choisie; - on reçoit et on traite de façon cohérente les échos ou retours de rayonnement électromagnétique correspondant à cette émission. Selon l'invention, l'antenne étant à balayage électronique et

commutable rapidement, on lui fait émettre en plus, dans la fin des périodes de récurrence de ladite trame, d'autres impul-

sions définissant au moins une autre trame de récurrence, et possédant une ou des fréquences radar différentes de la 6 première, tandis que le pointage de ladite antenne est modifié

pour cette autre trame de récurrence de façon à explorer des zones disjointes pour chacune des trames de récurrence, tandis que l'on reçoit et traite sélectivement les signaux relatifs 5 aux différentes trames de récurrence.

Le procédé est naturellement susceptible des mêmes développe-

ments que le dispositif.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa- raltront à l'examen de la description détaillée ci-après,

et des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est un schéma synoptique général d'un radar selon la présente invention; - la figure 2 réunit une série de chronogrammes permettant de mieux comprendre le fonctionnement du radar selon l'invention; et - la figure 3 est un schéma plus détaillé d'une partie du

radar de la figure 1.

Le radar comprend tout d'abord une antenne ou aérien à balayage

électronique, référencé 1. Cet aérien est propre à fournir une grandeur somme, notée ú, ainsi que deux grandeurs d'écarto-

métrie, notées AE et AC qui sont respectivement la différence en élévation et la différence circulaire.

L'aérien 1 est connecté, au point de vue hyperfréquence, à un

duplexeur 2, tel qu'un circulateur.

L'entrée d'émission du circulateur 2 est connectée à un ensemble d'émission, référencé 4. Cet ensemble d'émission reçoit l'hyperfréquence à émettre de la part d'un synthétiseur

de fréquence 5. Il reçoit également un signal de commande de récurrence noté FR (pour fréquence de récurrence).

7 2723211 La sortie de réception du circulateur 2 est connectée à un

ensemble de réception cohérente 6, qui reçoit lui aussi des fréquences provenant du synthétiseur 5.

La sortie du récepteur cohérent 6 est appliquée à un ensemble de traitement cohérent 7. Celui-ci commence par un codeur analogiquenumérique 70. La sortie du codeur analogique-numérique 70 est appliquée à une10 mémoire de masse 72, suivie d'un analyseur de Fourier 73, de préférence du type à transformée de Fourier rapide. Les organes 72 et 73 sont sous le contrôle d'un organe 71 qui assure la gestion des adresses dans la mémoire de masse et pour l'analyseur de Fourier.15 A la sortie de l'analyseur de Fourier, la cadence est par exemple de l'ordre de 3.106 filtres par seconde et par voie. Cette sortie de l'analyseur de Fourier 73 est appliquée à un circuit 74 qui réalise les calculs de modules et d'écartométrie,

*d'une manière connue de l'homme de l'art. Enfin, la sortie de l'organe de calcul 74 est appliquée à un extracteur 75.

Tels qu'ils viennent d'être décrits, l'ensemble de réception 6 et l'ensemble de traitement 7 sont relatifs à la voie somme de

la sortie de l'aérien 1. Bien entendu, une organisation analogue est prévue pour les voies différence AE et AC.

La sortie de l'extracteur 75 constitue également la sortie de l'ensemble de traitement 7. Elle est appliquée à un ensemble

d'exploitation 8, qui comporte selon l'invention plusieurs dispositifs d'exploitation 81, 82, 83, qui peuvent être consti- tués de calculateurs, ou d'organes plus spécialisés, relatifs35 par exemple au suivi de terrain ou à la création d'images.

8 2723211 Selon un aspect important de l'invention, le radar comporte

une unité de commutation générale 9, qui peut être incorporée à son calculateur de gestion. Cette unité commande une commu- tation de fréquence, qui doit être rapide, dans le synthé-

tiseur 5. Elle commande, de la même manière, un générateur de trame de récurrence 3, qui va définir les commandes de

récurrence appliquées à l'émetteur 4, pour chacune des fré- quences ou plus exactement des jeux de fréquences que peut produire le synthétiseur 5 (à chaque fréquence d'émission10 radar sont associées aussi des fréquences de signal local pour les changements de fréquence de l'émission et de la réception).

L'unité de commutation générale 9 commande aussi un générateur

de trame de balayage angulaire 11, qui définit un angle désiré,15 par rapport au sol, pour le pointage de l'aérien. Un organe de changement de repère 12 corrige cet angle en fonction des indi-

cations de roulis, de tangage et de lacets, qui sont dispo- nibles, de manière connue, à bord de l'aéronef. De telles indications sont le plus souvent fournies par la centrale20 inertielle de bord.

La sortie de l'organe 12 est ainsi une indication formée d'un couple de grandeurs E et C, tel que déjà défini. Ce couple de grandeurs est appliqué à un organe 13 qui pilote l'aérien pour25 en assurer le pointage exact selon les valeurs désirées de E et C. Dans un mode de réalisation de l'aérien 1, cet organe 13 est

un pointeur qui va calculer les phases à appliquer à des30 déphaseurs que comporte ledit aérien.

Enfin, l'unité de commutation générale 9 commande, toujours

dans la même relation temporelle, les différents circuits d'exploitation 81, 82 et 83.35 L'examen de la figure 2 permettra de mieux comprendre la pré-

sente invention.

Sur la figure 2A, on distingue en A un aéronef volant à faible 9 altitude au-dessus du sol. On a représenté, en S1, S2 et S3,

trois secteurs angulaires que peut explorer successivement l'aérien de cet aéronef (ces secteurs angulaires peuvent avoir une dimension transversale du même ordre que leur étendue 5angulaire verticale, ou bien faire l'objet d'un balayage séquentiel dans le sens transversal).

L'aéronef A n'est pas destiné par construction à observer seulement le sol. Lorsque son aérien est par exemple pointé10 horizontalement, il doit pouvoir observer à beaucoup plus grande distance. C'est ainsi que, pour le système radar de

bord, on définit une distance d'ambiguité DAMB, qui apparaît être nettement plus grande que la distance d'observation lors des pointages Sl, S2, S3 de l'aérien vers le sol.

La fréquence de récurrence des émissions faites dans le secteur

S1 doit être établie d'après la distance d'ambiguïté DAMB.

Ainsi, la figure 2B-1 montre qu'une première impulsion radar IR1 est suivie d'une deuxième impulsion radar IR2 décalée de manière telle que l'écho d'un objet situé à la distance DAMB revienne au radar avant l'émission de l'impulsion suivante IR2. Cet impératif tient à ce qui a été exposé plus haut quant à la définition de la distance d'ambiguité. 25 Par contre, la zone utile AD1 associée à ce premier secteur Sl correspond à un intervalle de temps beaucoup plus court que celui qui sépare les impulsions IR1 et IR2. (L'homme de l'art aura observé que les chronogrammes de la figure 2 sont inter-30 prétables aussi bien en termes de temps qu'en termes de distance, puisque ces deux grandeurs sont reliées, compte tenu

de la vitesse de propagation connue des ondes électromagné- tiques).

De même, la figure 2B-2 montre que la zone utile AD2, un peu plus grande que la zone AD1, demeure néanmoins très inférieure

à la distance d'ambigulté.

2723211

Enfin, la figure 2B-3 montre que la zone utile D3 associée

au secteur S3 occupe maintenant une partie importante de la distance d'ambigulté, mais qui n'excède que de peu la moitié de celle-ci.

Comme le montre la figure 2C, il est alors possible d'entre- lacer trois trames de récurrence dont chacune est associée à un pointage différent de l'antenne (au sens aue les secteurs observés par 1 'antenne ne sont pas identiques, à une fréquence radar

différente, et à une exploitation différente des mesures.

Ainsi, sur la figure 2C, l'impulsion radar IR11 correspond

à l'impulsion IR1 de la figure 2B-1. Elle va être suivie d'une exploitation des résultats sur la zone utile AD1.

La figure 2D montre que, pendant ce temps, le pointage de

l'aérien s'effectue selon un site Sl.

Au terme de la durée utile AD1, il est prévu un temps mort ZA, un peu supérieur au temps de commutation de l'antenne noté TCTA sur la figure 2D. Pendant ce temps de commutation,

l'antenne passe du site S1 au site S2. Ceci effectué, une impulsion radar IR21 est émise sur la seconde fréquence radar, et cette impulsion fait partie d'une seconde trame de récur-25 rence, qui est ici périodique (mais cette périodicité n'est pas nécessaire).

Après l'impulsion IR21, la réception et le traitement cohérent

s'effectuent sur une zone utile AD2. Au terme de celle-ci, et30 pendant un nouveau temps mort ZA, l'antenne passe du site S2 au site S3.

Est alors émise une impulsion radar IR31, qui fait partie

d'une troisième trame de récurrence. Cette impulsion est suivie35 d'une réception et d'un traitement cohérent pendant la durée utile AD3.

Au terme de celle-ci, un temps mort ZA permet le retour de l'antenne du site S3 au site S1, pour l'émission de la seconde il 2723211 impulsion radar IR12 de la première trame de récurrence, et

ainsi de suite.

Dans l'exemple très simple qui vient d'être décrit, il apparalt donc que l'on peut imbriquer plusieurs trames de récurrence, qui conservent chacune la distance d'ambiguïté DAMB, tout en

se contentant d'opérer suivant leurs distances utiles respec- tives, AD1, AD2 et AD3.

En pratique, la présente invention s'applique de façon plus générale. Il est nécessaire que, dans chacune des trames de

récurrence, les impulsions radar n'apparaissent qu'à des intervalles de temps supérieurs à la distance d'ambiguïté. Il n'est pas nécessaire que cette apparition soit périodique15 (du moins, d'impulsion à impulsion).

Plus généralement encore, les différentes trames de récurrence

peuvent être associées à des applications possédant des dis- tances d'ambiguïté différentes. On pourra ainsi mêler des20 applications possédant des créneaux de distance d'ambiguïté longs, et d'autres possédant des créneaux de distance d'ambi-

guité courts.

La demanderesse estime actuellement que, pour un fonctionnement ootimaldu radar selon l'invention, il est nécessaire que les temps de commutation requis pour l'aérien et le synthétiseur de

fréquence soient inférieurs à 20 microsecondes, de préférence inférieurs à 15 microsecondes.

En ce qui concerne l'aérien, un tel temps de commutation peut être obtenu avec des antennes munies de déphaseurs à diodes, telles que celles décrites dans les Brevets français n? 2 063 967,

2 395 620, 2 400 781, 2 448 792, 2 469 808 et 2 512 280.

Pour des temps de commutation un peu supérieurs à l'optimum, on peut utiliser des antennes munies de déphaseurs à ferrites.

De telles antennes peuvent aussi être réalisées sous forme d'antennes actives, c'est-à-dire o chaque élément d'antenne 12 est un ensemble émetteur-récepteur individuel alors que l'on

agit sur les lois de phase des différents éléments d'antenne.

Il est possible à l'heure actuelle de réaliser des antennes, notamment du type à déphaseurs à diodes, possédant par exemple une ouverture angulaire d'environ 8 à -3 dB, et opérant avec

une bande passante qui est de quelques pour cent de la fré- quence centrale d'émission radar. De telles antennes sont éga- lement capables d'écartométrie mono-impulsion selon deux plans10 différents (la figure 2 n'est relative qu'au plan vertical; le second plan est le plan horizontal).

L'invention s'applique préférentiellement pour des radars à fréquence de récurrence relativement basse: 5kHz ou mieux15 3kHz pour la récurrence d'une seule trame (récurrence traite- ment); globalement, l'émetteur fonctionne à une cadence de

récurrence moyenne de 20 kHz environ (pour toutes les trames).

Le synthétiseur de fréquence 5 doit être capable de temps de commutation au moins aussi bons que ceux de l'aérien. Il doit

également être capable de mémoriser la fréquence et la phase, pour la retrouver chaque fois qu'il revient dans la même tra-

me de récurrence. Avant de décrire plus en détail le synthéti- seur, il sera fait référence à la figure 3, pour une descrip-25 tion plus détaillée de l'ensemble d'émission-réception.

Cette figure 3 fait apparaître l'aérien ici en trois parties 1A, lB et 1C. La partie 1A est reliée au duplexeur 2, connecté d'une part à un amplificateur d'émission 40 hyperfréquence, piloté par un modulateur 41 lequel reçoit le signal de récur- rence FR. L'entrée de l'amplificateur 40 est reliée à la

sortie d'un amplificateur à transistors à effet de champ 42, qui joue également le rôle de modulateur sous le contrôle du signal FR.35 L'amplificateur 42 est connecté à la sortie d'un filtre passe-

bande 43, qui reçoit pour sa part la sortie d'un mélangeur 44 alimenté à partir du synthétiseur 50 avec l'hyperfréquence d'émission.

L'autre entrée du mélangeur 44 est connectée à la sortie d'un étage d'amplification et de filtrage passe-bande 45, qui à son tour est reliée à la sortie d'un mélangeur 46, lequel reçoit du synthétiseur de fréquence une première fréquence intermédiaire voisine de 1 GHz.

L'autre entrée du mélangeur 46 est connectée à un étage ampli-

ficateur-limiteur 47 qui est également placé sous le contrô-

le du signal de commande de récurrence FR. Cet étage 47 qui

constitue la seconde fréquence intermédiaire reçoit la sor-

tie du mélangeur 48. Une première entrée du mélangeur 48 re-

çoit un signal d'horloge de base (quelques dizaines de MHz)

du synthétiseur de fréquence 50. Ce signal est également appli-

qué à un synthétiseur auxiliaire 51, lequel peut produire une modulation d'émission, ainsi qu'une compensation relative à la fréquence Doppler deu aux mouvements du porteur du radar

par rapport au sol, ou à d'autres composantes Doppler résul-

-tant d'un mouvement par rapport à une cible, par exemple.

Côté réception, le schéma comprend trois voies respectivement associées à la somme (élément d'antenne 1A) ainsi qu'aux deux voies d'écartométrie AE et AC, pour les éléments d'antenne lB et 1C.Il est noté au passage qu'un organe permet des tests sur la réponse des éléments d'antenne, à partir de stimulis

engendrés à l'intérieur même du radar et possédant des carac-

téristiques d'amplitude, de fréquence et de phase connues.

En sortie du duplexeur 2, la voie somme comprend un étage de

filtrage passe-bande et de limitation 60A,suivi d'un amplifi-

cateur 61A. Les voies différence de l'écartométrie compren-

nent des dispositions analogues avec des étages tels que 60B

et 61B. Les amplificateurs 61 sont sous le contrôle d'un si-

gnal GVT qui est, de manière connue, destiné à atténuer les

échos de cibles proches (Gain Variable avec le Temps).

On en décrira maintenant pour simplifier que la voie somme.

La sortie de l'amplificateur 61A est appliquée à un premier mélangeur 62, qui reçoit le signal hyperfréquence issu du

synthétiseur 50 et appliqué côté émission au mélangeur 44.

Il en résulte en sortie du mélangeur 62 un signal à une pre-

mière fréquence intermédiaire FI1, amplifié dans un étage 63, avant d'être appliqué à un second mélangeur 64, qui reçoit le

même signal local FI1 que le mélangeur 46.

La sortie du mélangeur 64 est appliquée à un étage de seconde

fréquence intermédiaire 65, soumis à une commande de gain, qui peut être élaborée de manière connue.

La sortie de l'amplificateur 65 est appliquée à deux mélangeurs

de démodulation synchrone 66A et 66B, qui reçoivent des compo-15 santes en quadrature d'un second signal local FI2, comme illustré schématiquement en 67.

Les sorties respectives des démodulateurs 66A et 66B sont appliquées à des filtres passe-bande 68A et 68B, avant de20 rejoindre le codeur analogique-numérique 70, qui, sous 12 bits, fournit un signal numérique complexe représentant le module et

la phase des signaux reçus.

Du c6té de l'émission, le synthétiseur 51 est de préférence réalisé de la même manière que le synthétiseur 50; il est destine à assurer le centrage du signal qui sera reçu dans la batterie de filtres d'analyse, par compensation du Doppler sol à

l'émission. Il assure également le découplage de l'effet Doppler des échos de sol vis-à-vis du déplacement de l'avion30 en fonction "affinage Doppler" (avec un.érien dépointé).

Le signal obtenu en sortie est centré sur quelques MHz, puis transposé successivement sur la fréquence intermédiaire FI2, o il est modulé en impulsions, puis sur la fréquence

intermédiaire d'émission FI1, et finalement en hyperfré-

quence, ainsi qu'on l'aura déjà perçu.

L'étage 42 est un amplificateur bas niveau utilisant des transistors à effet de champ; à partir du signal à -15 dBm

environ qui est présent en sortie du transposeur hyper-

fréquence 44, il délivre un signal présentant un niveau

suffisant pour alimenter les étages de puissance.

Les-synthétiseurs de fréquence, et en particulier le syn-

thétiseur de fréquence 50, peuvent être composés comme suit:

- un oscillateur de référence à ondes acoustiques de sur-

face à très faible bruit fonctionnant à quelques centaines de MHz, - un générateur numérique de fréquence qui élabore l'une quelconque des fréquences d'un peigne centré sur une valeur choisie (quelques MHz) et présentant un pas de "LFR", FR étant la fréquence de récurrence de base, et L un nombre entier

défini par l'unité de gestion du radar.

- un générateur analogique de fréquence, qui délivre l'une

quelconque des fréquences d'un peigne centré sur une hyper-

fréquence et présentant un pas égal à ladite valeur choisie.

Ce dernier générateur est constitué par: 30. un générateur de raies qui délivre un peigne de fréquences

espacées de ladite valeur choisie et centrées sur ladite hyperfréquence.

un oscillateur commandé en tension, ou VCO, accordable électroniquement, qui est asservi sur l'une des raies du peigne par une boucle d'asservissement de phase du type APC (contrôle en amplitude et en phase). La sélection de la raie

est obtenue par une tension de prépositionnement de l'os-

16 2723211

cillateur VCO.

Le signal de référence qui sert à la démodulation finale est

le signal en provenance du générateur numérique de fréquence.

En intervalant dans le fonctionnement normal du radar des séquences de tests à intervalles réguliers, il est possible de donner à ce synthétiseur un temps de ralliement sur l'une

des fréquences qui soit inférieur à 15 microsecondes. Les sé-

quences de tests comprennent un balayage complet de l'oscil-

lateur VCO, avec mise en mémoire des tensions de commande

correspondant aux différentes raies pouvant être générées.

La mémorisation porte seulement sur la fréquence, tandis que

la phase est conservée par un signal oscillatoire continu.

Il convient encore que le synthétiseur se complète d'un en-

semble de modulateurs et de multiplicateurs transposeurs, permettant d'élaborer les différents signaux nécessaires au

bon fonctionnement du matériel, à savoir le signal d'oscilla-

teur local hyperfréquence, le signal d'oscillateur local FI1, le signal d'oscillateur FI2 et la fréquence de base FQ de la télémétrie.

Cette fréquence de base de la télémétrie est utilisée notam-

ment dans les organes de traitement cohérent, qui peuvent

être. réalisés de manière connue.

Par exemple, la fréquence d'échantillonnage du codeur 70 est obtenue à l'aide d'une division par P de la fréquence FQ tandis que la fréquence de récurrence est obtenue par une

division par P.Q. Bien entendu, le traitement cohérent peut comprendre non seulement

l'analyse Doppler ou l'intégration cohérente des échos sur un nombre d'échantillons variable en fonction de l'application, mais aussi, le cas échéant, une compression d'impulsions.

17 2723211

Le traitement cohérent peut être effectué à l'aide de six

circuits hybrides de transformation de Fourier rapide disposés selon une structure dite "pipe-line", et auxquels sont associés une double mémoire de masse de 64 kilo-mots de 24 bits dans 5 laquelle sont stockés des échantillons recueillis en sortie des codeurs, ainsi que des circuits de gestion.

Chaque circuit hybride comprend non seulement un opérateur de transformée de Fourier rapide capable de réaliser cette opéra-10 tion sur un, deux, trois ou quatre échantillons en consommant autant de pas d'horloge, mais aussi un multiplicateur complexe

(16 + 16) x (16 + 16) fonctionnant au même rythme que l'opéra- teur, et deux mémoires de travail de 2 kilo-mots de 32 bits.

Ces circuits de transformée de Fourier rapide et ceux placés en aval peuvent être prévus, soit sous la forme de trois chaines fonctionnant en parallèle pour chacune des informations à trai- ter, à savoir E, AE et AC, soit de façon multiplexée pour effectuer tous ces traitements par une seule chaîne.20 L'extracteur 75 est organisé en deux niveaux: - le premier niveau consiste à déterminer des tensions de référence par intégration des signaux reçus sur l'intervalle de temps o est utilisée une trame de récurrence donnée; - le cas échéant, en particulier pour un mode air-air, l'intégration des signaux reçus sur un intervalle de temps ou un couple de trames de récurrence est utilisée, compte tenu des ambiguités pouvant exister sur les paramètres distance et vitesse d'une cible;

- la détection proprement dite des échos utiles, avec régula-

tion automatique du taux de fausses alarmes. En mode air-

air, la valeur du seuil est rendue fonction de la distance

et du Doppler non ambigus de l'écho.

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Le second niveau consiste essentiellement en des opérations de confirmation et de tri des échos détectés au premier niveau. Avec le cas échéant des tests de vraisemblance et d'unicité.dans chaque couloir gisement, en particulier pour les modes suivi de terrain et acquisition des échos mobiles. - Calcul des écartométries; - triple changement de repère pour passer du repère antenne EC à un repère stabilisé en site S et gisement G. Ces opérations peuvent être réalisées soit par des circuits

essentiellement matériels, soit par une structure plutôt logicielle, fondée sur un microprocesseur tel que le modèle15 68 000 de la société MOTOROLA.

Il est clair que les organes d'exploitation 81, 82, 83 devront *effectuer non seulement les fonctions air-sol sur lesquelles est focalisée la présente invention, mais aussi des fonctions

air-air. Les secondes ne seront pas décrites en détail.

% Pour les premières, il est à noter qu'un organe de calcul tel que 81, 82 ou 83 devra, en vol à basse altitude, assurer à une fréquence minimale de 2 Hz: - la recherche de la trajectoire optimale, dans le cas o un obstacle imprévu se dévoile, surtout au voisinage de la trajectoire prévue par la phase de vol; - le calcul de l'ordre d'évolution dans le plan vertical le long de la trajectoire choisie;

- le calcul des ordres d'évolution sur des trajectoires voi-

sines situées de part et d'autre de cette trajectoire;

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- l'estimation du vecteur vitesse de l'aérien; - des fonctions analogues devront être effectuées en carto- graphie, en acquisition d'objectifs, et pour les autres

applications air-sol en vol à basse altitude énumérées5 précédemment.

Claims (12)

Revendications

1.- Radar à impulsions, destiné en particulier à être embarqué sur aéronef pour servir en vol à basse altitude, et comprenant: - une antenne à balayage électronique (1); - un générateur de récurrence (3); - un générateur hyperfréquence (5); - des moyens d'émission (4) pour appliquer à l'antenne (1) une hyperfréquence tirée de ce générateur (5), suivant des

impulsions dont la répétition est commandée par le géné-

rateur de récurrence (3); - des moyens de réception cohérente (6), connectés à l'antenne (1) ainsi qu'au générateur hyperfréquence (5); et des moyens de traitement cohérent (7,8) des signaux issus des moyens de réception cohérente; caractérisé en ce que: - l'antenne à balayage électronique (1) est à commutation rapide et à large bande passante; - le générateur hyperfréquence (5) est commutable de façon rapide selon plusieurs jeux d'hyperfréquences, à émettre et locales, avec mémorisation d'informations de fréquence et de phase relatives à chacun de ces jeux, l'écart de fréquence entre les différents jeux étant supérieur à la bande passante des signaux issus des moyens de réception cohérente; - le générateur de récurrence (3) est propre à opérer selon plusieurs trames de récurrence entrelacées; et en ce que sont prévus des moyens de commutation générale (9) propres à faire fonctionner le radar séquentiellement selon les différents jeux d'hyperfréquences, associés respectivement aux différentes trames de récurrence, et à différents pointages de l'antenne, tandis que les moyens de traitement cohérent (7,8) opèrent sélectivement sur les signaux reçus dans les différents

états de ces moyens de commutation.

2.- Radar selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il

est prévu un temps mort de réception (ZA) à chaque change-

ment d'état des moyens de commutation générale (9).

3.- Radar selon l'une des revendications 1 et 2, caractéri-

sé en ce que le temps de commutation de l'antenne (1) et du

générateur de fréquence (5) est inférieur à 100 micro-

secondes, de préférence voisin de 20 microsecondes.

4.- Radar selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé

en ce que l'antenne (1) possède une ouverture angulaire de à 10 environ à -3 db.

5. Radar selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé

en ce que l'antenne (1) est du type à balayage électronique selon deux plans, et capable d'écartométrie mono-impulsion

selon ces deux plans.

6. Radar selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé

en ce que la bande passante de l'antenne (1) est de quelques

pour cent de la fréquence centrale d'émission radar.

7. Radar selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé

en ce que la fréquence de chacune des trames de récurrence

est inférieure à 5 kHz.

* 8.- Radar selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé

en ce que les moyens d'émission (4),ainsi que de réception cohérente (5), comportent deux changements de fréquence (44,46; 62,64), et en ce que l'écart de fréquence entre les différents jeux d'hyperfréquences est supérieur à la bande passante des étages de seconde fréquence intermédiaire (65) que comportent

les moyens de réception cohérente (6).

9.- Radar selon la revendication 8, caractérisé en ce que les première et seconde fréquences fréquences intermédiaires sont respectivement de l'ordre de 1000 MHz et de l'ordre de 50 à

M4Hz.

10.- Radar selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé

en ce que certains au moins des états des moyens de commu- tation générale (9) sont relatifs à des applications air-sol

en vol à basse altitude, telles que le suivi de terrain, la cartographie, ainsi que la recherche et la poursuite d'un objectif ou celles de cibles mobiles de surface, et la télé-20 métrie air-sol.

11.- Procédé de radar à impulsions, selon lequel: - on émet (4) à l'aide d'une antenne (1) des impulsions de rayonnement électromagnétique répétées selon une trame de récurrence choisie (3); - on reçoit (6) et on traite (7,8) de façon cohérente les

échos ou retours de rayonnement électromagnétique corres-

pondant à cette émission;

caractérisé en ce que, l'antenne (1) étant à balayage électro-

nique et commutable rapidement, on lui fait émettre en plus, dans la fin des périodes de récurrence de ladite trame (3),35 d'autres impulsions définissant au moins une autre trame

de récurrence, et possédant une des fréquences radar diffé-

rentes de la première, tandis que le pointage de ladite antenne (1) est modifié pour cette autre trame de récurrence de façon à explorer des zones disjointes pour chacune des trames de récurrence, tandis que l'on reçoit et traite sélectivement (6,7,8) les signaux relatifs aux différentes

trames de récurrence.

12.- Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les hyperfréquences sont engendrées par un synthétiseur

commutable avec mémorisation de fréquence (5).