FR2749399A2 - Interferometer receiver for electromagnetic signals, e.g. in military radar system - Google Patents
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Abstract
Description
Récepteur interférométrique & commande de gain généralisé
La Demande de Brevet principale No 86 05884 déposée le 23 avril 1986 décrit un récepteur interférométrique de signaux électromagnétiques, qui peut servir à la mesure passive de la direction d'arrivée de signaux électromagnétiques, ainsi qu'à la localisation des sources émettrices, comme des radars.Interferometric receiver & generalized gain control
Main Patent Application No. 86 05884 filed April 23, 1986 describes an interferometric receiver of electromagnetic signals, which can be used for passive measurement of the direction of arrival of electromagnetic signals, as well as for the location of transmitting sources, such as radars.
L'un des buts de l'invention, objet du Brevet principal, est de permettre l'acquisition d'informations de phase propres à localiser en direction le signal radio-électrique incident, sans qu'il soit nécessaire de procéder à un balayage en fréquence de l'oscillateur local.One of the aims of the invention, which is the subject of the main patent, is to enable the acquisition of phase information suitable for locating the incident radio signal in the direction, without the need for scanning in frequency of the local oscillator.
Cela se fait au moyen d'un récepteur de signaux électromagnétiques, du type comprenant - au moins deux voies de réception radio-fréquence comportant chacune une antenne, - deux voies pour mélanger séparément les signaux de sortie de deux voies de réception radio-fréquence à des signaux locaux, et comprenant chacune un premier mélangeur à bande latérale unique, recevant un signal local de fréquence fixe, égale à la valeur de la fréquence intermédiaire, suivi d'un second mélangeur recevant pour signal local un signal reçu de référence, semblable à celui des deux voies de réception, - deux voies d'amplification à fréquence intermédiaire reliées aux sorties respectives de ces moyens de mélange, et - des moyens de traitement des signaux issus des deux voies d'amplification à fréquence intermédiaire.This is done by means of an electromagnetic signal receiver, of the type comprising - at least two radio frequency reception channels each comprising an antenna, - two channels for separately mixing the output signals of two radio frequency reception channels with local signals, and each comprising a first single sideband mixer, receiving a local signal of fixed frequency, equal to the value of the intermediate frequency, followed by a second mixer receiving for local signal a received signal of reference, similar to that of the two reception channels, - two intermediate frequency amplification channels connected to the respective outputs of these mixing means, and - means for processing signals from the two intermediate frequency amplification channels.
Pour connaitre intégralement le signal incident, dont la direction est ainsi déterminable, il faut encore connaître sa fréquence avec une précision suffisante.To fully know the incident signal, the direction of which can thus be determined, it is also necessary to know its frequency with sufficient precision.
Selon la Demande de brevet No 86 05884, cela se fait au moyen d'un appareil de mesure de fréquence instantanée, séparé, dont la mesure est transmise aux moyens de traitement.According to Patent Application No. 86 05884, this is done by means of a separate instantaneous frequency measuring device, the measurement of which is transmitted to the processing means.
De son côté, la Demande de Premier Certificat d'Addition NO 86 13 284 décrit comment déterminer instantanément la fréquence des signaux incidents, au sein du récepteur interférométrique lui-même.For its part, the Request for First Certificate of Addition NO 86 13 284 describes how to instantly determine the frequency of the incident signals, within the interferometric receiver itself.
Le but essentiel de la présente addition est de permettre une optimisation du tri des signaux pris en compte, au niveau de l'interférométrie.The main purpose of this addition is to allow an optimization of the sorting of the signals taken into account, at the interferometry level.
A cet effet, les moyens pour engendrer le signal reçu de référence sont agencés pour effectuer un filtrage spatial, propre à modifier le poids de signaux reçus dans certaines directions de l'espace.To this end, the means for generating the received reference signal are arranged to perform spatial filtering, capable of modifying the weight of signals received in certain directions in space.
Plus particulièrement, les moyens pour engendrer le signal de référence comprennent une antenne-réseau dont les éléments ont chacun la même couverture angulaire que les antennes des deux voies de réception radiofréquence, et des moyens de commande de gain généralisé pour fournir le signal reçu de référence par une combinaison, pondérée en amplitude et en phase, des signaux individuellement fournis par les éléments de l'antenne-réseau.More particularly, the means for generating the reference signal comprise a network antenna, the elements of which each have the same angular coverage as the antennas of the two radio frequency reception channels, and generalized gain control means for supplying the received reference signal by a combination, amplitude and phase weighted, of the signals individually supplied by the elements of the array antenna.
Plus particulièrement encore, les moyens de commande de gain généralisé comprennent des unités de transfert à variation d'amplitude et de phase ou de temps, en série sur chaque élément de l'antenne-réseau, ainsi que des moyens de pilotage de ces unités pour obtenir les modifications désirées, relativement à certaines directions du diagramme de rayonnement de l'antenne-réseau.More particularly still, the generalized gain control means comprise transfer units with amplitude and phase or time variation, in series on each element of the array antenna, as well as means for controlling these units for obtain the desired modifications, relative to certain directions of the radiation pattern of the array antenna.
Lesdites unités peuvent comprendre des amplificateurs ou atténuateurs en série avec des déphaseurs, ou bien en série avec des lignes à longueur programmable.Said units may include amplifiers or attenuators in series with phase shifters, or in series with lines of programmable length.
Dans un cas d'application, les modifications du diagramme de rayonnement comprennent la création de "trous", permettant notamment d'éviter le traitement de signaux amis.In an application case, the modifications of the radiation diagram include the creation of "holes", making it possible in particular to avoid the processing of friendly signals.
Dans un autre cas d'application, les modifications du diagramme de rayonnement comprennent la création de "bosses" permettant notamment le suivi de menaces.In another application case, the modifications of the radiation diagram include the creation of "bumps" allowing in particular the monitoring of threats.
Les contenus descriptifs de la Demande de brevet principale
No 86 05884 du 23 avril 1986 et de la Demande de Certificat d'Addition NO 86 13 284 sont incorporés à la description de la présente Demande de brevet, avec leurs dessins, pour permettre d'en mieux comprendre la portée.The descriptive contents of the main patent application
No. 86 05884 of April 23, 1986 and of the Request for Certificate of Addition NO 86 13 284 are incorporated into the description of this Patent Application, with their drawings, to allow a better understanding of the scope thereof.
On ne décrira donc pas à nouveau l'objet du Brevet principal, ni de l'addition.The object of the main patent, nor of the addition, will therefore not be described again.
I1 est rappelé simplement que sont prévues trois antennes, à savoir deux antennes Al et A2 permettant l'interférométrie, et une antenne auxiliaire AR dont les caractéristiques peuvent être très variées, suivant la sélection que l'on désire quant aux signaux incidents. I1 is simply reminded that three antennas are provided, namely two antennas Al and A2 allowing interferometry, and an auxiliary antenna AR, the characteristics of which can be very varied, depending on the selection that is desired as regards the incident signals.
Dans la première addition, l'antenne AR voit son signal appliqué à travers un isolateur hyperfréquence IR1 à un amplificateur limiteur ALR, suivi d'un diviseur de puissance répartiteur DPR, qui possède ici quatre sorties, alimentant respectivement des organes d'ajustement de phase TR116,
TR216, TR126, TR226, suivis respectivement d'atténuateurs AT115, AT215, AT125, AT225, pour apporter le signal local SRR aux mélangeurs M114, M214, M124 et M224.In the first addition, the antenna AR sees its signal applied through a microwave isolator IR1 to a limiting amplifier ALR, followed by a power divider distributor DPR, which here has four outputs, supplying phase adjustment members respectively TR116,
TR216, TR126, TR226, followed respectively by AT115, AT215, AT125, AT225 attenuators, to provide the local SRR signal to mixers M114, M214, M124 and M224.
Selon la présente invention, l'antenne de la voie de référence est constituée d'une série d'éléments AR1 à ARn, formant ensemble une antenne-réseau.According to the present invention, the antenna of the reference channel consists of a series of elements AR1 to ARn, together forming a network antenna.
Le diagramme de rayonnement d'un seul élément de cette antenne-réseau est choisi avec une couverture angulaire suffisamment importante pour assurer la détection tous azimuts, c'est-à-dire que sa couverture angulaire est la aRme que celle de chacune des antennes d'interférométrie Al et A2.The radiation pattern of a single element of this array antenna is chosen with an angular coverage large enough to ensure all-round detection, that is to say that its angular coverage is the same as that of each of the antennae. interferometry A1 and A2.
L'identité de couverture angulaire concerne non seulement l'ouverture angulaire des antennes, mais aussi leur orientation dans l'espace.The angular coverage identity concerns not only the angular opening of the antennas, but also their orientation in space.
Chaque élément de l'antenne, tel AR1, est suivi d'un amplificateur à gain variable ALR, de préférence limiteur, puis d'un élément propre à agir sur la phase, et qui peut être soit une ligne à longueur programmable telle que LLP1, comme illustré sur la figure 1, soit un déphaseur.Each element of the antenna, such as AR1, is followed by a variable gain amplifier ALR, preferably a limiter, then by an element capable of acting on the phase, and which can be either a line with programmable length such as LLP1 , as illustrated in Figure 1, a phase shifter.
Les sorties de ces différents circuits ainsi mis en série sur les éléments individuels AR1 à ARn de l'antenne-réseau sont alors réunies pour être appliquées à l'entrée du circuit DPR de la figure 1.The outputs of these different circuits thus placed in series on the individual elements AR1 to ARn of the array antenna are then combined to be applied to the input of the circuit DPR of FIG. 1.
Par ailleurs, on prévoit un organe de commande d'amplifica- tion ainsi que de déphasage ou de retard, noté CADL sur la figure 1, et faisant partie d'un moyen de commande de gain généralisé CGG. Furthermore, an amplification control member as well as a phase shift or delay control member, noted CADL in FIG. 1, is provided, and forming part of a generalized gain control means CGG.
Les circuits de traitement T40 fournissent des indications sur la présence de certaines menaces, après traitement interférométrique. Ces informations sont utilisées pour la commande de gain généralisé.The T40 processing circuits provide indications on the presence of certain threats, after interferometric processing. This information is used for generalized gain control.
Par ailleurs, l'aéronef sur lequel est embarqué le récepteur interférométrique connait la position des aéronefs ou autres engins amis, dont il n'y a pas lieu de traiter les signaux.Furthermore, the aircraft on which the interferometric receiver is on board knows the position of aircraft or other friendly devices, the signals of which need not be processed.
Ces informations sont également transmises au circuit de commande de gain généralisé.This information is also transmitted to the generalized gain control circuit.
Matériellement, le traitement numérique pour la commande de gain généralisé, réalisé dans le circuit CGG, peut être pris en charge soit par un calculateur séparé, soit par le même calculateur que le traitement interférométrique.Materially, the digital processing for the generalized gain control, carried out in the CGG circuit, can be taken care of either by a separate computer, or by the same computer as the interferometric processing.
Le récepteur interférométrique doit assurer la fonction - lerte, qui comporte la détection et l'identification des signaux hostiles. Pendant cette fonction, le diagramme de rayonnement représentatif de l'antenne à balayage électronique de la voie de référence devra présenter des minima de rayonnement appelés "trous", aux fréquences et dans la direction des signaux amis. Ces trous devront être créés simultanément.The interferometric receiver must provide the alert function, which involves the detection and identification of hostile signals. During this function, the radiation pattern representative of the electronic scanning antenna of the reference channel must have radiation minima called "holes", at frequencies and in the direction of friendly signals. These holes must be created simultaneously.
Le réseau d'antenne présente alors un diagramme de rayonnement du type diagramme large, assurant la couverture angulaire maximale, mais avec de tels "trous", possédant une certaine bande passante pour prendre en compte une agilite éventuelle des signaux à atténuer, et ces trous devront donc se situer à des fréquences et dans des directions bien définies.The antenna array then presents a radiation pattern of the wide diagram type, ensuring maximum angular coverage, but with such "holes", having a certain passband to take into account any agility of the signals to be attenuated, and these holes must therefore be located at well-defined frequencies and directions.
Une autre fonction du récepteur interférométrique est d'assurer le suivi de menaces après détection de celles-ci dans un environnement électromagnétique dense. La sélectivité spatiale s'avère également nécessaire ici, pour éliminer l'influence de signaux indésirables. Elle permettra ainsi de suivre avec une grande efficacité les paramètres d'agilité des signaux relatifs à la menace, tout en limitant le taux de fausse alarme.Another function of the interferometric receiver is to monitor threats after their detection in a dense electromagnetic environment. Spatial selectivity is also necessary here, to eliminate the influence of unwanted signals. It will therefore allow the agility parameters of threat signals to be monitored with great efficiency, while limiting the rate of false alarms.
L'antenne-réseau doit alors présenter un diagramme de rayonnement du type directif, avec des maxima de rayonnement rayonnement, appelés "bosses". Là encore, ces bosses devront avoir une certaine bande passante pour tenir compte d'une éventuelle agilité de fréquence. Et ces bosses devront se situer dans des directions définies par les caractéristiques des menaces suivies.The array antenna must then present a radiation diagram of the directive type, with radiation radiation maxima, called "bumps". Again, these bumps must have a certain bandwidth to take into account possible frequency agility. And these bumps must be located in directions defined by the characteristics of the threats followed.
Dans le mode de réalisation illustré, les lignes de commande mises en série sur les éléments de l'antenne-réseau sont constituées par des lignes à longueur programmable. Cellesci ont l'avantage d'offrir un retard qui est indépendant de la fréquence. Le déphasage créé par une telle ligne est proportionnel au retard BT associé à la ligne, et inversement proportionnel à la longueur d'onde LO correspondant à la fréquence à traiter.In the illustrated embodiment, the control lines placed in series on the elements of the array antenna consist of lines of programmable length. These have the advantage of offering a delay which is independent of the frequency. The phase shift created by such a line is proportional to the delay BT associated with the line, and inversely proportional to the wavelength LO corresponding to the frequency to be processed.
Dans le cas d'une situation d'alerte, il s'agit de créer des trous. La création d'un tel trou de rayonnement revient alors à faire en sorte que, pour un élément de l'antenneréseau, on détermine la valeur du champ complexe dans la direction où on désire créer le trou, et à la fréquence où l'on désire créer le trou. A l'aide des autres éléments de 1'antenne-réseau, on crée un champ opposé, de manière que la contribution résultante soit nulle dans la direction du trou et pour la fréquence concernée.In the case of an alert situation, it involves creating holes. The creation of such a radiation hole then amounts to ensuring that, for an element of the antenna array, the value of the complex field is determined in the direction in which one wishes to create the hole, and at the frequency where one want to create the hole. Using the other elements of the array antenna, an opposite field is created, so that the resulting contribution is zero in the direction of the hole and for the frequency concerned.
Le traitement peut être fait de la même manière lorsqu'on remplace des lignes à longueur programmable par des déphaseurs. The processing can be done in the same way when replacing lines of programmable length with phase shifters.
On examinera maintenant le cas du suivi de menaces.We will now examine the case of threat monitoring.
Le principe de formation d'un maximum de rayonnement dans une direction donnée de l'espace consiste à appliquer au réseau une loi de phase obéissant à une progression arithmétique dont la raison, exprimée en tours de phase, est inversement proportionnelle à la longueur d'onde, proportionnelle à l'écart d entre les éléments de l'antenne-réseau, ainsi qu'au sinus de l'angle formé entre l'axe de l'antenne et la direction où l'on désire le maximum de rayonnement.The principle of formation of a maximum of radiation in a given direction of space consists in applying to the network a phase law obeying an arithmetic progression whose reason, expressed in turns of phase, is inversely proportional to the length of wave, proportional to the difference d between the elements of the array antenna, as well as to the sine of the angle formed between the axis of the antenna and the direction where the maximum radiation is desired.
Là encore, ceci peut être mis en oeuvre indifféremment avec des déphaseurs ou avec des lignes à longueur programmable.Again, this can be done either with phase shifters or with lines of programmable length.
Par contre, le problème se complique lorsqu'on désire suivre simultanément plusieurs menaces.However, the problem becomes more complicated when you want to monitor several threats simultaneously.
Dans le cas de déphaseurs, la loi de commande du réseau est obtenue par sommation des lois complexes appliquées au réseau, pour assurer séparément le suivi de chaque menace.In the case of phase shifters, the network control law is obtained by summing the complex laws applied to the network, to monitor each threat separately.
Par contre, si l'on utilise des lignes à longueur programmable, le problème est beaucoup plus délicat, compte tenu du caractère non dispersif des lignes.On the other hand, if lines with programmable length are used, the problem is much more delicate, given the non-dispersive nature of the lines.
Cependant, pour une fréquence déterminée, le retard spatial apporté par une ligne à retard de longueur connue est défini à un nombre entier près de longueurs d'onde, par rapport à cette fréquence.However, for a given frequency, the spatial delay provided by a delay line of known length is defined to an integer near wavelengths, with respect to this frequency.
I1 est alors possible de mettre en oeuvre la présente invention avec des lignes à longueurs programmables, en donnant à celles-ci des longueurs respectives qui, augmentées de nombres entiers de longueurs d'ondes relatives aux différentes fréquences qu'il y a lieu de considérer, donnent une longueur résultante identique pour chacune des menaces traitées. It is then possible to implement the present invention with lines with programmable lengths, by giving them respective lengths which, increased by whole numbers of wavelengths relating to the different frequencies which should be considered , give an identical resulting length for each of the threats dealt with.
A partir des indications ci-dessus, l'homme de l'art sait développer une commande de gain pour les différentes voies de l'antenne-réseau, afin de mettre en oeuvre la présente invention.From the above indications, a person skilled in the art knows how to develop a gain control for the different channels of the array antenna, in order to implement the present invention.
A toute fin utile, il est cependant fait référence à la Demande de Brevet français NO 83 16 653, qui contient un exposé complet des relations matricielles permettant la mise en oeuvre d'une commande de gain génralisé. A cet égard,le contenu descriptif de la Demande de Brevet précédente est en tant que de besoin incorporé à la présente Demande de
Brevet. For any useful purpose, however, reference is made to French Patent Application NO 83 16 653, which contains a full description of the matrix relationships allowing the implementation of a generalized gain control. In this regard, the descriptive content of the previous Patent Application is as necessary incorporated into this Application for
Patent.
Claims (7)
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| FR8616115A FR2749399B2 (en) | 1986-11-19 | 1986-11-19 | INTERFEROMETRIC RECEIVER WITH GENERALIZED GAIN CONTROL |
| BE8700368A BE1012743A4 (en) | 1986-04-23 | 1987-04-08 | Interferometric receiver of electromagnetic signals. |
| US07/057,266 US5894286A (en) | 1986-04-23 | 1987-04-22 | Interferometric receiver for electromagnetic signals |
| GB8720681A GB2321810B (en) | 1986-09-23 | 1987-09-03 | Interferometric receiver of electromagnetic signals |
| DE19873732035 DE3732035C1 (en) | 1986-09-23 | 1987-09-23 | Interferometer receiver for electromagnetic signals, e.g. in military radar system |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
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| FR2749399A2 true FR2749399A2 (en) | 1997-12-05 |
| FR2749399B2 FR2749399B2 (en) | 1999-03-05 |
Family
ID=9340988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8616115A Expired - Fee Related FR2749399B2 (en) | 1986-04-23 | 1986-11-19 | INTERFEROMETRIC RECEIVER WITH GENERALIZED GAIN CONTROL |
Country Status (1)
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|---|---|
| FR (1) | FR2749399B2 (en) |
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| FR2749399B2 (en) | 1999-03-05 |
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