FR2965632A1 - Telemetre hyperfrequence a commutation de retards - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un télémètre hyperfréquence adapté à mesurer un déplacement relatif entre une antenne de mesure (111) et un réflecteur (112). Des moyens de contrôle (180) permettent de sélectionner l'état radioélectrique du récepteur parmi une pluralité d'états radioélectriques possibles, caractérisés par des coefficients de réflexion distincts, ainsi qu'un retard entre l'onde incidente et l'onde réfléchie parmi une pluralité de retards distincts. Les moyens de calcul (170) déterminent le déplacement relatif à partir des valeurs d'un paramètre S d'un quadripôle équivalent en deux instants successifs mesurées par un analyseur de réseau (160). La commutation de l'état radioélectrique permet de s'affranchir de l'influence sur la mesure des échos parasites et la commutation du retard, de celle des signaux multi-trajets

Description

TÉLÉMÈTRE HYPERFRÉQUENCE À COMMUTATION DE RETARDS DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le domaine de la télémétrie hyperfréquence. Elle trouve notamment application dans la mesure de précision du déplacement relatif d'un objet. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE

La mesure de distance entre deux objets peut être obtenue de multiples façons. Une technique bien connue consiste à installer un système radar ou lidar sur l'un des objets et à mesurer la distance à un réflecteur situé sur l'autre objet. La distance est généralement obtenue par le temps de vol aller-retour d'une impulsion ou la différence de fréquence entre l'onde émise et l'onde reçue dans le cas d'un système FMCW.

La mesure du déplacement d'un objet par rapport à un autre peut être bien entendu obtenue par différence entre mesures de distance consécutives. Lorsqu'une précision élevée est requise, on utilise de préférence un dispositif interférométrique évaluant le déplacement d'un objet à partir du défilement des franges d'interférence entre une onde de référence et une onde réfléchie par cet objet. Pour certaines applications industrielles, notamment pour des chaînes d'assemblage, il est 30 nécessaire d'obtenir des informations de position et/ou de déplacement d'un grand nombre d'objets ou de points situés sur ces objets. Il est connu d'utiliser pour ce faire un dispositif dénommé << laser Cracker capable d'émettre un faisceau laser dans un grand nombre de directions et de mesurer les distances respectives à une pluralité d'objets situés dans le champ de balayage du faisceau. On trouvera par exemple une description d'un laser Cracker dans la demande internationale WO-A-0109642. Un tel dispositif est cependant très coûteux et peu adapté aux environnements industriels dans la mesure où il est particulièrement fragile et sensible à la poussière, aux variations de température, de pression, d'humidité et au niveau lumineux ambiant. Un télémètre hyperfréquence de haute précision a été proposé dans la demande FR-A-2943140 déposée au nom de la présente demanderesse. Ce télémètre permet de mesurer le déplacement relatif d'un objet par rapport à une antenne de mesure. Cette mesure de distance nécessite toutefois une opération d'occultation qui est quelquefois malaisée voire impossible d'effectuer. La demande non publiée FR 09 53498, également déposée au nom de la présente demanderesse, apporte un premier perfectionnement au sens où elle décrit un télémètre hyperfréquence large bande utilisant un réflecteur à deux états radioélectriques. La commutation du réflecteur d'un état à un autre permet d'éliminer les réflexions parasites sur l'environnement et d'identifier le signal réfléchi par le réflecteur en question.30 Toutefois, les télémètres précités ne permettent pas d'éliminer les signaux mufti-trajets. En effet, l'onde reçue par l'antenne de mesure comprend en général un premier signal qui s'est propagé en ligne directe (LOS ou Line Of Sight) entre l'antenne de mesure et le réflecteur ainsi que des seconds signaux qui, bien que réfléchis par ce réflecteur, se sont propagés selon des trajets indirects, par réflexion sur l'environnement. Nous désignerons dans la suite le premier signal par signal LOS et les seconds signaux par signaux multi-trajet. A la différence des réflexions parasites sur l'environnement, les signaux multi-trajet sont généralement affectés de la même manière que les signaux LOS lors de la commutation de l'état radioélectrique du réflecteur. Il n'est donc pas possible de les discriminer et a fortiori de les éliminer dans le signal reçu à l'aide de cette simple commutation. La présence des signaux multi-trajet dans le signal reçu peut entraîner une erreur dans la mesure de distance. Une première idée serait de ne prendre en compte que le pic correspondant au trajet aller-retour le plus court entre l'antenne de mesure et le réflecteur.

Toutefois, en pratique cette discrimination est malaisée, notamment parce que l'extension temporelle du signal de mesure ne peut être négligée par rapport aux différences de temps de propagation entre les différents trajets.

En outre, les télémètres précités nécessitent d'utiliser un signal large bande (typiquement quelques GHz) et d'effectuer des mesures de paramètres S à un grand nombre de fréquences (jusqu'à plusieurs centaines) dans la bande pour obtenir une réfection des réflexions parasites avec une bonne sélectivité temporelle. Ceci impose d'utiliser une antenne large bande et un calculateur ayant une grande capacité de calcul. Un but de 1a présente invention est par conséquent de proposer un télémètre hyperfréquence permettant de s'affranchir des erreurs de mesure imputables aux réflexions parasites et aux signaux multi-trajets, en utilisant un signal de plus faible largeur de bande.

EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention est définie par un réflecteur électromagnétique comprenant au moins une antenne, des moyens de retard pour retarder le signal réfléchi par rapport au signal reçu par ladite antenne, au moyen d'un retard sélectionné parmi une pluralité de retards distincts, la sélection étant effectuée par une première commande extérieure, le réflecteur prenant un premier ou un second état radioélectrique en fonction d'une seconde commande extérieure, le réflecteur présentant des coefficients de réflexion distincts dans lesdits premier et second états. Selon un premier mode de réalisation, les moyens de retard comprennent des lignes à retard ainsi que des moyens de commutation adaptés à sélectionner une ligne à retard parmi une pluralité de lignes à retard, en fonction de la première commande extérieure, la ligne à retard sélectionnée retardant le signal reçu par ladite antenne avant qu'il ne soit réfléchi. Avantageusement, le réflecteur électromagnétique comprend en outre un duplexeur connecté à ladite antenne et un amplificateur dont la sortie est reliée à l'entrée du duplexeur, lesdits moyens de commutation commutant ladite pluralité de lignes à retard entre la sortie du duplexeur et l'entrée de l'amplificateur. Selon un première variante du premier mode de réalisation, lesdits moyens de commutation sont en outre adaptés à commuter la sortie du duplexeur sur une impédance reliée à la masse ou sur l'une desdites lignes à retard, la position de commutation sur ladite impédance, d'une part, et l'ensemble des positions de commutation sur lesdites lignes à retard, d'autre part, définissant respectivement le premier et le second états radioélectriques. Selon une seconde variante du premier mode de réalisation, l'amplificateur est à gain variable, le gain de l'amplificateur et le gain peut être commuté d'une première valeur à une seconde valeur de gain en fonction de la seconde commande extérieure. Selon un second mode de réalisation, le réflecteur électromagnétique comprend une pluralité d'antennes, lesdites antennes étant décalées spatialement le long d'un axe de propagation du signal reçu, respectivement émis, par une desdites antennes, les moyens de retard comprenant un commutateur adapté à commuter lesdites antennes vers des moyens de réception, respectivement d'émission.

Selon une première variante du second mode de réalisation, ledit commutateur commute lesdites antennes sur un duplexeur, la sortie du duplexeur étant elle-même commutée à l'aide d'un second commutateur soit sur une impédance reliée à la masse, dans un premier état radioélectrique, soit sur l'entrée d'un amplificateur, dans un second état radioélectrique, la sortie de l'amplificateur étant reliée à l'entrée du duplexeur.

Selon une seconde variante du second mode de réalisation, ledit commutateur commute lesdites antennes sur un duplexeur, la sortie du duplexeur étant reliée à l'entrée d'un amplificateur de gain variable et la sortie de cet amplificateur étant elle-même reliée à l'entrée du duplexeur, le gain de l'amplificateur pouvant être commuté d'une première valeur de gain à une seconde valeur de gain en fonction de la seconde commande extérieure. Selon un troisième mode de réalisation, les moyens de retard comprennent des moyens de déplacement de l'antenne le long d'un axe de propagation du signal émis ou reçu par ladite antenne, les moyens de déplacement étant commandés par la première commande extérieure.

Selon une première variante du troisième mode de réalisation, le réflecteur électromagnétique comprend en outre un duplexeur connecté à ladite antenne et un amplificateur dont la sortie est reliée à l'entrée du duplexeur, ainsi qu'un second commutateur commutant la sortie du duplexeur soit sur une impédance reliée à la masse, dans un premier état radioélectrique, soit sur l'entrée d'un amplificateur, dans un second état radioélectrique, en fonction de la second commande extérieure. Selon une seconde variante du troisième mode de réalisation, le réflecteur électromagnétique comprend en outre un duplexeur connecté à ladite antenne et un amplificateur de gain variable dont la sortie est reliée à l'entrée du duplexeur, le gain de l'amplificateur pouvant être commuté d'une première valeur de gain à une seconde valeur de gain en fonction de la seconde commande extérieure. Avantageusement, le réflecteur électromagnétique comprend un filtre passe-bande entre la sortie de l'amplificateur et l'entrée du duplexeur.

L'invention est également définie par une méthode de mesure du déplacement relatif d'un réflecteur telle qu'exposée précédemment, selon laquelle une antenne de mesure transmet une onde à une fréquence donnée et la reçoit après réflexion sur ledit réflecteur Pour un premier instant : (a) on mesure pour un premier retard sélectionné dans le réflecteur, une première et une seconde valeurs de paramètre Sn, correspondant respectivement à un premier et un second états radioélectriques du réflecteur et on déduit une première valeur de phase, égale à la phase de la différence entre lesdites première et seconde valeurs de paramètre Su; (b) on mesure pour un second retard sélectionné dans le réflecteur, une troisième et une quatrième 30 valeurs de paramètre Sil, correspondant respectivement aux dits premier et second états radioélectriques du réflecteur et on déduit une seconde valeur de phase, égale à la phase de la différence entre lesdites troisième et quatrième valeurs de paramètre Sn; (c) on calcule la différence entre lesdites première et seconde valeurs de phase et l'on en déduit une première erreur de phase par rapport à une différence de phase théorique à la fréquence donnée due à la différence entre les premier et second retards ; et, pour un second instant, on répète les étapes (a), (b) et (c) précédentes pour obtenir respectivement une troisième valeur de phase, une quatrième valeur de phase et une seconde erreur de phase ; et l'on déduit : - une première différence de phase corrigée à partir de la différence entre les troisième et seconde valeurs de phase et de la différence entre les seconde et première erreurs de phase, et/ou - une seconde différence de phase corrigée à partir de la différence entre les quatrième et première valeur de phase et de la différence entre les seconde et première erreurs de phase ; puis l'on déduit enfin un déplacement relatif du réflecteur entre lesdits premier et second instants à partir de la première et/ou de la seconde différence(s) de phase corrigée. L'invention concerne enfin une méthode de mesure de distance d'un réflecteur par rapport à une position de référence, selon laquelle on place en un instant initial ledit réflecteur en ladite position de référence et l'on mesure en une pluralité d'instants successifs les déplacements relatifs du réflecteur, selon la méthode exposée précédemment, ce jusqu'à atteindre une position de mesure désirée et l'on détermine la distance entre ladite position de référence et ladite position de mesure à partir de la somme desdits déplacements relatifs. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS 10 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, fait en référence aux figures jointes parmi lesquelles : 15 La Fig. 1 illustre schématiquement un système de mesure de distance selon un mode de réalisation de l'invention ; La Fig. 2 représente un système hyperfréquence équivalent au système de la Fig. 1; 20 Les Figs. 3A à 3F représentent des exemples de réalisation du réflecteur utilisé dans le système de la Fig 1 ; La Fig. 4 représente schématiquement une méthode de mesure de distance utilisant le système de la 25 Fig. 1. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Nous considérerons dans la suite un système hyperfréquence comprenant une antenne de mesure et au 30 moins un réflecteur à deux états radioélectriques, comme dans la demande non publiée FR 09 53498, le réflecteur étant installé sur l'objet dont on souhaite mesurer ici le déplacement relatif. Le coefficient de réflexion du réflecteur est différent suivant qu'il est dans le premier ou le second état radioélectrique. Dans la demande précitée, on obtient la distance entre l'antenne de mesure et le réflecteur à partir des paramètres S du système hyperfréquence, mesurés une première fois lorsque le réflecteur est dans un premier état radioélectrique et une seconde fois lorsque le réflecteur est dans un second état radioélectrique. Le déplacement relatif du réflecteur par rapport à l'antenne de mesure entre deux instants successifs est obtenu par différence entre les distances mesurées en ces deux instants. A la différence du système de mesure décrit dans la demande FR 09 53498, le présent système utilise un réflecteur à commutation de retards, comme détaillé ci-après.

La Fig. 1 représente un système de mesure de distance selon un mode de réalisation de l'invention. Ce système 100 comprend une antenne de mesure 111 et un réflecteur 112, le cas échéant installé sur l'objet dont on veut mesurer le déplacement relatif. Les moyens de contrôle 180 pilotent l'état du réflecteur 112. Plus précisément, le réflecteur peut prendre deux états radioélectriques possibles, caractérisés par des coefficients de réflexion différents. En outre, les moyens de contrôle 180 2965632 Il commutent des retards au sein du réflecteur, chaque retard introduisant un décalage temporel différent entre l'onde incidente et l'onde réfléchie sur le réflecteur. 5 L'antenne de mesure 111 est reliée à un duplexeur 130 par un câble coaxial 120, le duplexeur étant lui-même connecté en entrée à un module d'émission/ réception 140 contrôlé par les moyens de contrôle 180. Le module d'émission/réception 140 est en outre 10 relié à des moyens de mesure de paramètres S, 160, par exemple un analyseur de réseau. Plus précisément, le signal el généré par le module 140 et le signal s, reçu par ce même module sont fournis aux moyens de mesure 140. Les paramètres S obtenus par les moyens de mesure 15 160 sont ensuite transmis aux moyens de calcul 170. Enfin, les moyens de contrôle 180 pilotent le module d'émission/réception 140, les moyens de mesure 160, les moyens de calcul 170, ainsi que le réflecteur 112 (commande de la commutation des états 20 radioélectriques et des retards). L'ensemble constitué par le duplexeur 130, les moyens de réception 150, le câble coaxial 120, l'antenne 111, le réflecteur 112 ainsi que l'environnement situé entre l'antenne et le réflecteur, 25 représenté en trait discontinu, peut être considéré comme un quadripôle Q bouclé sur une charge Z. Le schéma du système hyperfréquence équivalent a été représenté en Fig. 2. Le quadripôle Q a une première entrée et une première sortie 30 correspondant respectivement aux sorties des modules d'émission 140 et de réception 150. La seconde sortie s2 du quadripôle correspond à l'onde reçue sur le réflecteur et la seconde entrée e2 à celle renvoyée par ce dernier à l'antenne. Le réflecteur est lui-même modélisé par la charge Z. On rappelle que les 5 paramètres S d'un quadripôle, sont définis par : V b b V Sli= S21= 2 ; S12_ i 522=? ai a2 a2 al (1) où al et a2 sont les amplitudes complexes des ondes 10 entrantes en et et e2, bi et b2 sont les amplitudes complexes des ondes sortantes en sl et s2. Les paramètres S sont, de manière équivalente, les coefficients de la matrice de dispersion du quadripôle. Les moyens de mesure 160 déterminent le paramètre 15 stt du système hyperfréquence en injectant un signal et de fréquence f et en mesurant l'amplitude et la phase de l'onde sortante sl . On notera dans la suite S'(f,t,w,r) le paramètre Su mesuré à fréquence f, l'instant t, l'état de 20 réflecteur w et le retard z. Le paramètre S' est mesuré en un premier instant t,, pour une première valeur de retard ri et les deux états radioélectriques du réflecteur, w, et w2. Ce paramètre est ensuite mesuré sensiblement au même 25 instant, pour une seconde valeur de retard z2, pour les deux états radioélectriques du réflecteur. En un second instant, t2, ce paramètre est à nouveau mesuré pour une première valeur de retard z'1 et un seconde valeur de retard et à chaque valeur de retard, pour les deux états radioélectriques en question. Les moyens' de calcul 170 déterminent à partir des valeurs S11(J,tpo,r1), S 11(f,t11 2,Z1) s11( /'tl,o],Z2) S11( ,t1,co2,22), et SiI(f,t2,co1,Z'1), S11(/ ,t29co2,z- ~11(/ ,t2>coI,Z'2) , S'(f,t2,o),z'2) le déplacement 8D du réflecteur et donc celui de l'objet, comme décrit en détail plus loin en relation avec la Fig. 4.

De manière plus générale, les mesures du paramètre S11 peuvent être effectuées pour un nombre quelconque K2 de retards distincts et M2 états radioélectriques (correspondant à M coefficients de réflexion distincts) et les moyens de calcul déterminent le déplacement 8D à partir des valeurs du paramètre S11 ainsi mesurées. La Fig. 3A illustre schématiquement un premier mode de réalisation du réflecteur 112, du type actif. De manière générale, on appelle réflecteur actif un réflecteur amplifiant l'onde incidente avant de la réfléchir. Le réflecteur comprend une antenne 315 reliée à un duplexeur 317. La sortie du duplexeur est connectée à l'entrée d'un commutateur 320. Le commutateur 320 commute la sortie du duplexeur, soit sur une impédance 330 reliée à la masse, par exemple une charge de 5052, soit sur une ligne à retard DLk, parmi une pluralité K de lignes à retard 335 correspondant à i; retards distincts. Ces lignes à retard peuvent être constituées par exemple de câbles coaxiaux de longueurs distinctes. Les sorties des lignes à retard sont commutées par le commutateur 325 sur l'entrée de l'amplificateur 340. Celui-ci amplifie le signal retardé par la ligne à retard sélectionnée et fournit le signal ainsi amplifié à l'entrée du duplexeur 317, le cas échéant via un filtre passe-bande 360. Le filtre 360 ne conserve qu'une bande étroite autour de la fréquence du signal de mesure. Par exemple si la mesure est monofréquence (fréquence f) le filtre passe-bande est centré sur cette fréquence. En revanche, si la mesure est effectuée à plusieurs fréquences, à l'intérieur d'une bande étroite, le filtre ne conserve que cette bande étroite. On comprendra que dans ce premier mode de réalisation les deux états radioélectriques sont constitués respectivement par la première position de commutation du commutateur 320 (antenne chargée par l'impédance 330) et par l'ensemble des autres positions de commutation (signal amplifié par l'amplificateur 340).

La Fig. 3B représente un second mode de réalisation du réflecteur 112. A la différence du premier mode de réalisation, le réflecteur comprend ici un amplificateur 340 à gain variable. Son gain peut être commuté entre une première valeur de gain et une seconde valeur de gain. Ainsi le réflecteur présente deux états radioélectriques correspondant à deux niveaux d'amplification différents. Le signal reçu par l'antenne, 315, est fourni aux commutateurs 320 et 325 via le duplexeur 317. Plus précisément, les commutateurs 320 et 325 commutent les lignes à retard DLk, k =1,..K entre la sortie du duplexeur 317 et l'entrée de l'amplificateur 340. Le signal amplifié est ensuite envoyé sur l'entrée du duplexeur 317, le cas échéant via un filtre passe-bande 360.

La Fig. 3C représente un troisième mode de réalisation du réflecteur 112. A la différence des modes de réalisation précédents, les retards internes du réflecteur 112 ne sont pas ici réalisés au moyen de lignes à retard mais par des antennes 315 situées à des distances différentes de l'antenne de mesure 111. Plus précisément, le réflecteur comprend une pluralité K d'antennes 315 qui peuvent être commutées à l'aide d'un commutateur 327 à un duplexeur 317. La sortie du duplexeur est elle-même être commutée à une impédance 330 reliée à la masse ou à l'entrée d'un amplificateur 340. La sortie de l'amplificateur est reliée à l'entrée du duplexeur, le cas échéant via un filtre passe-bande 360, comme décrit précédemment.

La Fig. 3D représente un quatrième mode de réalisation du réflecteur 112.

Ce mode de réalisation diffère du précédent en ce qu'il utilise un amplificateur à gain variable, â tout le moins commutable, comme dans le second mode de réalisation. Le réflecteur comprend encore une pluralité K d'antennes 315, situées à des distances différentes de l'antenne de mesure, qui peuvent être commutées au moyen du commutateur 327 au duplexeur 317. La sortie du duplexeur est connectée à l'amplificateur à gain variable 340 et celle de l'amplificateur est reliée à l'entrée du duplexeur, le cas échéant à travers le filtre passe-bande 360.

La Fig. 3E représente un cinquième mode de réalisation du réflecteur 112. Dans ce mode de réalisation, les retards sont générés en déplaçant l'antenne 315 dans la direction de propagation du signal de mesure, autrement dit selon l'axe de propagation entre l'antenne de mesure et le réflecteur. Four ce faire un actuateur 370 imprime un mouvement de translation à l'antenne 315 voire au boitier du réflecteur. L'antenne est reliée au duplexeur 317. La sortie du duplexeur est commutée à une impédance 330 reliée à la masse ou à l'entrée de l'amplificateur 340. La sortie de l'amplificateur est reliée à l'entrée du duplexeur, le cas échéant via un filtre passe-bande 360, comme décrit précédemment.

La Fig. 3F représente un sixième mode de réalisation du réflecteur 112. A la différence du mode de réalisation précédent, le réflecteur comprend un amplificateur à gain variable 340 en lieu et place du commutateur 320. Le gain de l'amplificateur est commutable entre deux valeurs distinctes. Comme dans le cinquième mode de réalisation, l'antenne 315 est actionnée par un actuateur 370 et peut être ainsi translatée selon l'axe de propagation du signal de mesure.

Dans les cinquième et sixième modes de réalisation, l'actuateur peut être électromagnétique, pneumatique ou hydraulique. Le mouvement de l'antenne peut être en général quelconque sous réserve de comprendre une composante de déplacement selon l'axe de propagation. Ce déplacement est par ailleurs connu du ou fourni au dispositif de mesure.

Dans les modes de réalisation précédents les commutateurs 320, 325, 327 peuvent être électromécaniques voire micro-électromécaniques (MEMS). Enfin, dans les modes de réalisation précédents, l'amplificateur 340, les commutateurs 320, 325, 327, l'actionneur 370 et, le cas échéant le filtre 360 peuvent être alimentés par une source d'énergie autonome telle qu'une pile ou une batterie équipant le réflecteur ou bien par une source d'alimentation externe. Dans le second cas, si les moyens de contrôle 180 sont reliés au réflecteur 112 par un bus de contrôle, ce bus pourra également assurer l'alimentation du réflecteur. Selon une variante, l'alimentation du réflecteur sera directement assurée par l'onde électromagnétique incidente.

Selon des variantes de réalisation des modes de réalisation précédemment décrits, le réflecteur n'est pas équipé d'un duplexeur mais d'une antenne de réception et d'une antenne d'émission. Dans le cas particulier des Figs. 3C et 3D, le réflecteur est équipé de plusieurs antennes d'émission et/ou plusieurs antennes de réception, les antennes d'émission et/ou de réception étant spatialement décalées dans l'axe de propagation du signal de mesure de sorte à introduire des retards distincts entre l'onde incidente et l'onde réfléchie.

La Fig. 4 illustre schématiquement une méthode de mesure de distance à l'aide du système de la Fig. 1. Un signal hyperfréquence à bande étroite est émis par l'antenne 111 dans la direction du réflecteur 112.

Soit f une fréquence de cette bande, par exemple sa fréquence centrale. En un premier instant ti, à l'étape 410, on sélectionne un premier retard TI du réflecteur. On place successivement le réflecteur dans un premier et un second états radioélectriques et l'on mesure les paramètres S11 (f,t,,coi,T j et Sil (J ,ti,co2,Zi) correspondants. On détermine, à l'étape 415, la phase de la différence entre ces deux valeurs, soit 9(f,ti,zi)=arg[Sii(f,toco2,zi)-S,i(f,ti,coi,z1)] .

A l'étape 420, on sélectionne un second retard i2 du réflecteur. On place successivement le réflecteur dans les premier et second états radioélectriques et l'on mesure les paramètres Si, (.f,ti,co'z2) , Sii (f,ti,coz,T2) correspondants.

On détermine, à l'étape 425, la phase de la différence entre ces deux valeurs, soit çP(f,t,,r2)=arg[Sll(f,tl,w2,r2)-Sll(f,tl,col,r2)] La soustraction de paramètres S aux étapes 415 et 425 permet d'éliminer l'influence sur la mesure de déplacement des échos parasites sur l'environnement. A l'étape 430, on calcule la différence de phase relative à la différence de retard 8r=r2-rl, soit Oçp(f,tl,ôr)=ço(f,tl,r2)-ço(f,t),,r1) et l'on en déduit une première erreur de phase par rapport à une différence de phase théorique, soit e(f,t~)=o~(f,t1,8z)-27r fôz- (1) Cette erreur de phase est essentiellement due aux mufti-trajets. A un instant ultérieur t2, on effectue à nouveau une séquence de mesures similaires.

Plus précisément, à l'étape 440, on sélectionne un premier retard r'1. On place successivement le réflecteur dans les premier et second états radioélectriques et l'on mesure les paramètres SIIG ,t2,0i,r'1), Si1(J,t2,w2~r'1) correspondants . Le retard sélectionné r'1 peut avantageusement correspondre à celui sélectionné à l'étape 430, de sorte qu'une nouvelle commutation n'est pas nécessaire.

On détermine à l'étape 445, 1a phase entre les deux valeurs de paramètre S, soit gp(f,t2,z 1)=arg S11(f,t2, )-511(J ,t2'1)] A l'étape 450, on sélectionne un second retard z'2 du réflecteur, par exemple le retard sélectionné â l'étape 410. On place successivement le réflecteur dans les premier et second états radioélectriques et l' on mesure les paramètres S11(f,t2,w1,z'2) , S11(f,t2,o2, correspondants. On détermine, à l'étape 455, 1a phase de la différence entre ces deux valeurs, soit çp(f,t2,2'2)=arg[Sll(J,t2,co2,r'2)-S11(J,t2,co1,r'2)] . Comme précédemment, la soustraction de paramètres S aux étapes 445 et 455 permet d'éliminer l'influence sur la mesure de déplacement des échos parasites sur l' environnement .

A l'étape 460, on calcule la différence de phase relative à la différence de retard 8z'=2'2-z'1 , soit 4çp(f,t2,8z')=çp(f,t2,z'2)-Cp(f,t2,r'1) et l'on en déduit une seconde erreur de phase par rapport â une différence de phase théorique, soit : s(f,t2) =4rp( f,t2,8z')-22sf8z' (2) Nous supposerons dans la suite que z'1 = z2 et z'2 = z1 de sorte que Sz' _ -Sz .

A l'étape 470, on détermine la différence de phase corrigée A(»ço(f,tl,t2)-(ço(/,t2,'r'1) ço( ,t19Z2»-\£\f~t2)-E( ,tl)) (3)

et /ou 0(2'v(f,tl,t2)=(q)(f,t2,z'2)-~(f,tl,z»-(e(f,t2)-c(f,tl)) (4) Enfin à ',étape 480, on en déduit le déplacement relatif du réflecteur, ou de l'objet, entre les 15 instants tl et t2 par : 81)(1' 1 ,t2) = 2n- f c c (1>ço(f,tl,lj ou 8D(tl,t2) - 27zf ®(2 Ço(f,tl,t2) (5) ou encore, pour améliorer la précision de la mesure : 8D(tl>t2)-4Tïf [A(»ç''(f,tl,t2) .A(2) (i2(f,tl,t2)] (6) 25 On notera que la mesure de déplacement relatif n'est valide que si la rotation de phase induite par le déplacement est inférieure à 2re (O(»ço(f,ti,t2) ou 20 A(2)Cp(f,t,,t2) sont définis modulo 2z ) autrement dit que ce déplacement est inférieur à la longueur d'onde à la fréquence considérée. A défaut, le déplacement serait obtenu à un multiple de  =c/f près.

Afin d'étendre la plage de mesure de déplacement, on calculera avantageusement les différences de phase corrigées Amq)(f,tpt2) et/ou A(2)Cp(f,tpt2) à une pluralité de fréquences par exemple à une fréquence f = pfo et f = qfo où p et q sont deux entiers premiers entre eux et fo une fréquence fondamentale. En pratique, les fréquences f et f2 sont fournies au module d'émission/ réception 140 et au moyen de calcul 170 par les moyens de contrôle 180. A partir des différences de phase corrigées 4çp(f ,t1,t2) et OCp(f2,tot2) , on peut alors obtenir une plage de mesure de l'ordre de pq2o où 20 =c/fo est la longueur d'onde à la fréquence fondamentale. De manière plus générale, on choisira f = pfo et f2 =qfo tel que p et q aient un PPCM, v, élevé, l'ambiguïté sur la mesure de distance étant alors de l'ordre de 0,0. Enfin, le télémètre hyperfréquence selon la présente invention peut encore permettre de mesurer la distance absolue à un objet. Pour ce faire, on place d'abord le réflecteur en une position de référence et l'on somme ensuite les déplacements relatifs mesurés en une pluralité d'instants successifs. Avantageusement, les mesures sont effectuées avec une période 8 choisie suffisamment faible pour que le déplacement du réflecteur n'excède pas la longueur d'onde à la fréquence f (ou fo) entre deux instants de mesure consécutifs.

La distance de l'objet à l'instant t=NO par rapport à la position de référence s'obtient alors 5 par : N-1 D(t) =-- f,nO,(n+1)9) 27r f On remarquera que dans la méthode de mesure selon

10 l'invention, on ne procède à des mesures de paramètre S qu'a une fréquence ou à un faible nombre de fréquences. Contrairement à l'art antérieur, les antennes 111 et 112 n'ont pas à être large bande et le calculateur peut être choisi moins performant. (7) 15

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Réflecteur électromagnétique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une antenne (315), des moyens de retard pour retarder le signal réfléchi par rapport au signal reçu par ladite antenne, au moyen d'un retard sélectionné parmi une pluralité (K) de retards distincts, la sélection étant effectuée par une première commande extérieure, le réflecteur prenant un premier ou un second état radioélectrique en fonction d'une seconde commande extérieure, le réflecteur présentant des coefficients de réflexion distincts dans lesdits premier et second états.
2. 2. Réflecteur électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de retard comprennent des lignes à retard (335) ainsi que des moyens de commutation (320, 325) adaptés à sélectionner une ligne à retard parmi une pluralité de lignes à retard, en fonction de la première commande extérieure, la ligne à retard sélectionnée retardant le signal reçu par ladite antenne avant qu'il ne soit réfléchi.
3. 3. Réflecteur électromagnétique selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'il comprend en outre un duplexeur (317) connecté à ladite antenne et un amplificateur (340) dont la sortie est reliée à l'entrée du duplexeur, lesdits moyens de commutationcommutant ladite pluralité de lignes à retard entre la sortie du duplexeur et l'entrée de l'amplificateur.
4. 4. Réflecteur électromagnétique selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de commutation (320, 325) sont en commuter la sortie du duplexeur (317) (330) reliée à la masse ou sur 1' une retard (335), la position impédance, d'une part, et commutation sur lesdites lignes à retard, d'autre part, définissant respectivement le premier et le second états radioélectriques.
5. 5. Réflecteur électromagnétique selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'amplificateur (340) est à gain variable, le gain de l'amplificateur et que le gain peut être commuté d'une première valeur à une seconde valeur de gain en fonction de la seconde commande extérieure.
6. 6. Réflecteur électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'antennes (315), lesdites antennes étant décalées spatialement le long d'un axe de propagation du signal reçu, respectivement émis, par une desdites antennes, les moyens de retard comprenant un commutateur (327) adapté à commuter lesdites antennes vers des moyens de réception, respectivement d'émission. outre adaptés à sur une impédance desdites lignes à de commutation sur ladite l'ensemble des positions de
7. 7. Réflecteur électromagnétique selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit commutateur (327) commute lesdites antennes sur un duplexeur (317), la sortie du duplexeur étant elle-même commutée à l'aide d'un second commutateur (320) soit sur une impédance (330) reliée à la masse, dans un premier état radioélectrique, soit sur l'entrée d'un amplificateur (340), dans un second état radioélectrique, la sortie de l'amplificateur étant reliée à l'entrée du duplexeur.
8. 8. Réflecteur électromagnétique selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit commutateur (327) commute lesdites antennes (317) sur un duplexeur (317), la sortie du duplexeur étant reliée à l'entrée d'un amplificateur de gain variable (340) et la sortie de cet amplificateur étant elle-même reliée à l'entrée du duplexeur, le gain de l'amplificateur pouvant être commuté d'une première valeur de gain à une seconde valeur de gain en fonction de la seconde commande extérieure.
9. 9. Réflecteur électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de retard comprennent des moyens de déplacement de l'antenne (317) le long d'un axe de propagation du signal émis ou reçu par ladite antenne, les moyens de déplacement étant commandés par la première commande extérieure.30
10. 10. Réflecteur électromagnétique selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un duplexeur (317) connecté à ladite antenne et un amplificateur (340) dont la sortie est reliée à l'entrée du duplexeur, ainsi qu'un second commutateur (320) commutant la sortie du duplexeur (317) soit sur une impédance (330) reliée à la masse, dans un premier état radioélectrique, soit sur l'entrée d'un amplificateur (340), dans un second état radioélectrique, en fonction de la second commande extérieure.
11. 11. Réflecteur électromagnétique selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un duplexeur (317) connecté à ladite antenne et un amplificateur de gain variable (340) dont la sortie est reliée à l'entrée du duplexeur, le gain de l'amplificateur pouvant être commuté d'une première valeur de gain à une seconde valeur de gain en fonction de la seconde commande extérieure.
12. 12. Réflecteur électromagnétique selon l'une des revendications 3-5, 7-8, 10-11, caractérisé en ce qu'il comprend un filtre passe-bande (360) entre la sortie de l'amplificateur (340) et l'entrée du duplexeur (317).
13. 13. Méthode de mesure du déplacement relatif d'un réflecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une antenne de mesure transmet une onde à une fréquence donnée et la reçoit aprèsréflexion sur ledit réflecteur, et que pour un premier instant : (a) on mesure (410) pour un premier retard sélectionné dans le réflecteur, une première et une seconde valeurs de paramètre Sn, correspondant respectivement à un premier et un second états radioélectriques du réflecteur et on déduit (415) une première valeur de phase, égale à la phase de la différence entre lesdites première et seconde valeurs de paramètre Sn; (b) on mesure (420) pour un second retard sélectionné dans le réflecteur, une troisième et une quatrième valeurs de paramètre S11, correspondant respectivement aux dits premier et second états radioélectriques du réflecteur et on déduit (425) une seconde valeur de phase, égale à la phase de la différence entre lesdites troisième et quatrième valeurs de paramètre Sn; (c) on calcule (430) la différence entre lesdites première et seconde valeurs de phase et l'on en déduit une première erreur de phase par rapport à une différence de phase théorique â 1a fréquence donnée due à la différence entre les premier et second retards ; et que, pour un second instant, on répète (440, 445, 450, 455, 460) les étapes (a), (b) et (c) précédentes pour obtenir respectivement une troisième valeur de phase, une quatrième valeur de phase et une seconde erreur de phase ; et que l'on déduit (470) :_ une première différence de phase corrigée à partir de la différence entre les troisième et seconde valeurs de phase et de la différence entre les seconde et première erreurs de phase, et/ou une seconde différence de phase corrigée à partir de la différence entre les quatrième et première valeurs de phase et de la différence entre les seconde et première erreurs de phase ; puis que l'on déduit enfin (480) un déplacement relatif du réflecteur entre lesdits premier et second instants à partir de la première et/ou de la seconde différence(s) de phase corrigée. 15
14. 14. Méthode de mesure de distance d'un réflecteur par rapport à une position de référence, caractérisée en ce que l'on place en un instant initial ledit réflecteur en ladite position de référence et que l'on 20 mesure en une pluralité d'instants successifs les déplacements relatifs du réflecteur, selon la méthode de la revendication 13, ce jusqu'à atteindre une position de mesure désirée et que l'on détermine la distance entre ladite position de référence et ladite 25 position de mesure à partir de la somme desdits déplacements relatifs. 10