FR3128829A1 - Dispositif d'antibrouillage à antenne unique - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un dispositif antennaire d’antibrouillage comprenant : - une antenne a diagramme de rayonnement uniforme ; - une structure (3) maillée coiffant l’antenne, ladite structure maillée étant configurée pour modifier le diagramme de l’antenne de manière à générer et à orienter au moins un lobe et/ou une encoche de gain dans au moins une direction d’intérêt. Figure pour l’abrégé : FIGURE 2

Description

Dispositif d’antibrouillage à antenne unique
L’invention concerne l’élimination des interférences dans des signaux reçus par un récepteur de positionnement par satellites ou récepteur GNSS (en anglais, « Global Navigation Satellite System »).
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les systèmes de positionnement par satellites, ou systèmes GNSS (GPS, GALILEO, GLONASS) opèrent dans les bandes radioélectriques dévolues à cet usage situées en bande L (c’est-à-dire entre 1 et 2 GHz). Comme tout récepteur radio, ils sont susceptibles d’être brouillés accidentellement ou intentionnellement. Utilisés notamment pour faciliter les transports (maritimes, fluviaux, terrestres et aériens) et permettre le bon déroulement des applications industrielles, scientifiques et militaires, leur brouillage peut mettre en danger des personnes civiles, des processus industriels et des militaires en opération. Il convient donc de déployer partout où cela est nécessaire des solutions antibrouillage adéquates.
De telles solutions d’antibrouillage sont basées sur un dispositif de traitement spatial comprenant une antenne à diagramme de rayonnement contrôlé (en anglais, CRPA pour « Controlled Radiation Pattern Antenna ») situé en amont du récepteur GNSS et visant à mitiger l’impact négatif des brouilleurs sur les performances du récepteur.
Les deux grandes techniques de traitement spatial utilisées jusqu’à ce jour sont les suivantes :
  • Création d’encoches de gain dans l’espace angulaire en direction des brouilleurs (en anglais, « null steering »)
  • Optimisation de la réception des signaux GNSS d’intérêt au moyen d’un filtrage spatial (en anglais, « beam forming »)
Un système CRPA de type connu comprend autant de voies de réception qu’il y a d’éléments antennaires constituant le réseau d’antennes.
En particulier, les signaux issus des différents éléments antennaires de l’antenne CRPA sont pondérés en amplitude et en phase avant de les sommer de manière à former un signal unique, expurgé des signaux de brouillage, qui alimente l’entrée du récepteur GNSS.
Quel que soit le traitement utilisé, les fonctions analogiques nécessaire à la réception des signaux jusqu’à leur conversion en signal numérique sont à multiplier par le nombre d’éléments antennaires et par le nombre de bandes de fréquence des constellations prises en compte dans le récepteur.
De plus, cette multiplicité de bandes de fréquence traitées par les fonctions analogiques introduit, entre chacune des voies de réception analogique correspondantes, une dispersion en gain et en phase due à la variabilité des paramètres physiques caractérisant les composants et les liaisons dont elles sont formées. Cette dispersion, en corrompant la signature spatiale perçue par le réseau physique antennaire, contribue fortement à la dégradation des performances d’estimation de la direction d’arrivée des brouilleurs.
Il est connu de l’état de l’art qu’un dispositif de calibration en gain et en phase permet de compenser ces dispersions entre voies de réception. Cependant, pour que ce dispositif de calibration soit le plus efficace, il doit prendre en compte tous les éléments des voies de réception y compris les antennes unitaires du réseau. Cela nécessite l’adjonction de fonctions auxiliaires complexes :
  • Génération de signaux de calibration en mode conduit ou rayonné.
  • Mesure analogique/numérique des écarts de gain et de phase entre les voies.
  • Compensation analogique/numérique des écarts de gain et de phase estimés.
Tout ceci conduit à une augmentation de la surface, de la consommation et du coût du récepteur GNSS pour lequel une solution antibrouillage de type CRPA est développée.
L’invention vise à résoudre le problème de surface/consommation/coût intrinsèquement lié à l’état de l’art du développement d’une solution antibrouillage de type CRPA et de s’affranchir du dispositif de calibration en gain et en phase.
Elle propose à cet effet un dispositif antennaire d’antibrouillage comprenant :
- une antenne a diagramme de rayonnement uniforme ;
- une structure maillée coiffant l’antenne, ladite structure maillée étant configurée pour modifier le diagramme de l’antenne de manière à générer et à orienter au moins un lobe et/ou une encoche de gain dans au moins une direction d’intérêt.
L’invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible :
- le dispositif comprend un radome supportant la structure maillée ;
- la structure maillée est imprimée sur le radome ;
- la structure maillée est formée d’un matériau configuré pour passer d’un état conducteur à un état isolant et inversement ;
- le matériau est de l’oxyde de néodyme-nickel.
- la structure maillée comprend une pluralité de mailles élémentaires, la maille élémentaire étant adaptée à longueur d’onde des signaux que l’antenne doit capter.
L’invention concerne également un récepteur comprenant un dispositif antennaire d’antibrouillage selon l’invention comprenant une unité de commande configurée pour modifier le diagramme de l’antenne.
Il est proposé de remplacer le réseau constitué de M éléments antennaires par une seule antenne équipée d’un radôme dont la surface est maillée uniformément par un réseau d’éléments actifs permettant la transition d’un état conducteur vers un état isolant (et inversement). Le maillage de ce radôme permet de modifier le diagramme de rayonnement de l’antenne de manière à générer et à orienter dynamiquement au moins un lobe et/ou une encoche de gain dans au moins une direction d’intérêt (satellite GNSS/brouilleur).
Cette solution permet donc de revenir à un système monovoie de type FRPA (Fixed Reception Pattern Antenna) avec la possibilité de réaliser des traitements antibrouillages de pré- ou de post-corrélation connus (excision de fréquence, Amplitude Domain Processing, etc.). Comme la solution proposée n’entre plus dans le cadre d’un système multivoie, le dispositif de calibration est de ce fait caduque.
En effet, un système CRPA de type connu comprend autant de voies de réception qu’il y a d’éléments antennaires constituant le réseau d’antennes. Or chaque élément antennaire est associé à une chaîne de traitement du signal radiofréquence (RF) jusqu’à sa numérisation. Grâce à l’utilisation de la structure dynamiquement configurable, l’invention remplace une multiplicité d’éléments antennaires et les voies de réception associées par une seule antenne et une seule voie de réception.
PRESENTATION DES FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
la illustre un récepteur GNSS conforme à l’invention
la illustre une structure maillée conforme à un mode de réalisation de l’invention ;
la illustre une structure maillée conforme à un mode de réalisation de l’invention ;
la et la illustrent des diagrammes de rayonnement obtenus avec l’invention.
Sur l’ensemble des figures les éléments similaires portent des références identiques.

Claims (7)

  1. Dispositif (1) antennaire d’antibrouillage comprenant :
    - une antenne (2) a diagramme de rayonnement uniforme ;
    - une structure (3) maillée coiffant l’antenne, ladite structure maillée étant configurée pour modifier le diagramme de l’antenne de manière à générer et à orienter au moins un lobe et/ou une encoche de gain dans au moins une direction d’intérêt.
  2. Dispositif selon la revendication 1, comprenant un radome (4) supportant la structure maillée.
  3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la structure maillée (3) est imprimée sur le radome (4).
  4. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la structure maillée (3) est formée d’un matériau configuré pour passer d’un état conducteur à un état isolant et inversement.
  5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le matériau est de l’oxyde de néodyme-nickel.
  6. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la structure maillée (3) comprend une pluralité de mailles élémentaires, la maille élémentaire étant adaptée à longueur d’onde des signaux que l’antenne doit capter.
  7. Récepteur comprenant un dispositif antennaire d’antibrouillage selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant une unité de commande (15) configurée pour modifier le diagramme de l’antenne (2).
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