Brevet FR2027728A1 — publié le 19701002

L'invention se rapporte à un radar du type monopulse pour la poursuite automatique d'une cible mobile et pourvu d'an émetteur pour l'émission d'impulsions d'énergie électro-magnétique de haute fréquence et d'un dispositif de réception 5 a) recevant les échos dans quatre diagrammes de réception disposés symétriquement par rapport à l'axe de symétrie du radar, b) convertissant les échos en un signal sonine (Z) et deux signaux différence (AE, Ab), et c) transformant ces signaux en signaux de fréquence moyenne, le 10 dispositif de réception étant également pourvu d'un premier, deuxième et troisième amplificateur de fréquence moyenne, tandis qu'un circuit de poursuite par coordonnée angulaire est commandé par un signal d'erreur dont la grandeur et le signe dépendent du rapport des amplitudes ou du rapport des phases ou des deux entre le signal 15 sonne et l'un des deux signaux différence, ces rapports variant selon les déviations de la cible par rapport audit axe de symétrie. Dans de tels radars on réalise généralement les rapports des amplitudes ou des phases ou des deux au moyen d'un régulateur automatique d'énergie. Toutefois on constatera que ces rapports 20 s'écartent des valeurs requises, ces écarts étant d'autant plus grands que les échos sont plus faibles. Ces écarts sont dus principalement aux différences apparaissant dans les amplificateurs de fréquence moyenne. Un remède connu pour pallier cet inconvénient consiste à 25 ««ployer dans le dispositif de réception un seul et même amplificateur de fréquence moyenne pour le signal somme et les deux signaux différence. Dans un dispositif connu par exemple la détection de la fréquence moyenne, des échos de haute fréquence a lieu au moyen d'oscillateurs de différentes fréquences, les signaux ainsi obtenus étant alors appliqués à un seul 30 et même amplificateur de fréquence moyenne à bande large. Dans une autre forme d'exécution du dispositif de réception les échos sont appliqués à des moments déterminés successifs via un réseau à retard et après détection de la fréquence moyenne, à un seul et même amplificateur de fréquence moyenne. 35 Enfin dans un troisième mode d'exécution du dispositif de réception les signaux différence sont, après détection de la fréquence moyenne, modulés par des signaux d'un oscillateur déphasés , 69 45684 - 2 - 2027728 les uns par rapport aux autres de 90° . Les deux signaux modulés sont alors additionnés. Le signal ainsi obtenu, à son tour déphasé de 90°, est additionné au signal somme de fréquence moyenne. Là aussi un seul et même amplificateur de fréquence moyenne suffit. 5 Toutes' ces méthodes, ne recherchant que le juste rapport des amplitudes ou des phases ou des deux, sont basées sur la conception que le résultat requis ne peut être obtenu qu'en utilisant un seul amplificateur de fréquence moyenne. D'un autre côté les dispositifs de récèption n'utilisant qu'un 10 seul amplificateur de fréquence moyenne présentent l'inconvénient d'impliquer un certain nombre de mesures supplémentaire» qui compliquent particulièrement le dispositif de réception. La présente invention a pour objet de réaliser un radar monopulse dans lequel le juste rapport des amplitudes ou des phases ou des deux 15 peut être facilement et simplement obtenus. Conformément à l'invention - on obtient deux signai»: composés en combinant avec un déphasage de ' 9°° chaque signal différence au signal somme; - le"signal somme est appliqué au premier amplificateur de fréquence 20 - moyenne tandis que les signaux composés sont appliqués au deuxième et au troisième amplificateur de fréquence moyenne;" - chacun des signaux correspondant aux signaux de sortie du deuxième et du troisième amplificateur de fréquence moyenne est appliqué à deux détecteurs à sensibilité de phase, alors qu'un signal 25 correspondant au signal somme sert de signal de référence au premier détecteur à sensibilité de phase, que le signal correspondant au signal sommé, après compensation de la dite différence de phase de 90°, sert de signal de référence au deuxième détecteur k sensibilité de phase et que ledit signal d'erreur est obtenu par le quotient des 30 . signaux de sortie des deux détecteurs à sensibilité de phase. L'invention et ses avantages- seront décrits plus explicitement à l'aide des dessins annexés dont . , .. la figure 1 représente un schéma fonctionnel d'un radar monopulse selon l'invention; 35 la figure 2 représente une partie d'un deuxième mode d'exécution d'un radar monopulse selon l'invention. Les parties correspondantes dans les deux figures sont désignées par les même chiffres de référence. 69 45684 - 3 - 2027728 La figure 1 montre schématiquement un radar monopulse basé sur la méthode dite de somme et de différence et permettant de poursuivre une cible mobile. La référence 1 représente l'émetteur, la référence 2 le générateur d'impulsions de synchronisation et la référence 3 le dispositif 5 de réception. L'émetteur et le dispositif de réception sont reliés à un système d'antenne 4. L'énergie engendrée par l'émetteur est émise via le système d'antenne dans un rythme d'impulsions fourni par les impulsions de synchronisation du générateur 2. - Le radar monopulse représenté sur la figure 1 est du type dont 10 le fonctionnement est basé sur la comparaison des amplitudes. Conformément à ce.mode d'exécution l'antenne comporte un cornet 5 divisé par les paroles 6 et 7 en quatre voies aboutissant à un comparateur 8. Ce comparateur, pouvant être considéré comme faisant partie du dispositif de réception, sert à additionner et à soustraire d'une part les amplitudes 15 de l'énergie reçue respectivement au dessus et au dessous de la paroie 6 et d'autre part les amplitudes de l'énergie reçue à droite et à gauche de la paroie 7. Ainsi, en admettant que les amplitudes repectives de l'én«rgie électro-magnétique sont représentées par a, b, c et d et apparaissent par suite des échos provenant de la cible dans les quatre 20 compartiments du cornet, le comparateur fournit un signal de site AE et lin signal d'azimut AB dont les amplitudes sont respectivement représentés par; AE = (a+b) - (c+d) et AB = (a+c) - (b+d). 25 Le comparateur 8 fournit en outre un signal proportionnel à la sonme de l'énergie électro-magnétique reçue dans chacun des quatre compartiments du cornet et dont l'amplitude peut être représentée par: a £ = (a+b+c+d). Si, comme on l'admettra, l'objectif est une cible ponctuelle* les signaux 30 reçus dans lesquatre compartiments du cornet ont la même phase alors que les signaux différence peuvent etre indépendants les uns des autres soit en phase soit en opposition de phase avec le signal somme. Le signe de la déviation de la cible pourra être déduit de cette information. Lorsque par exemple le signal différence AE est en phase avec le signal 35 somme Z, c. à d. si (a+b) > (c+d), cela veut dire que la cible se trouve au dessus de l'axe de symétrie, tandis que lorsque le signal différence AE est en opposition de phase avec le signal somme, c. à d. si (a+b) 45684 "4' 2027728 La différence AB peut être interpretée de la même manière et donnera la déviation azimutale. Les signaux AB, £ et AE sont appliqués via les guides d'onde 9» 10 et 11 au dispositif de réception 3 dans lequel ils sont 5 mélangés à un signal provenant de l'oscillateur local 12. Le dispositif de réception est pourvu à cet effet des mélangeurs 13» 1^ «t 15« Les signaux de fréquence moyenne ainsi obtenus sont ensuite répartis sur trois amplificateurs de fréquence moyenne 16, 17 et 18 faisant partie du dispositif de réception. Les signaux de sortie des amplificateurs 10 peuvent être utilisés pour engendrer des signaux d'erreur angulaire nécessaires à la commande des circuits de poursuite 27 et 28 avec lesquels le but est poursuivi en site et en gisement. Conformément à 1'invention deux signaux composés sont engendrés à cet effet en combinant le signal différence AE respectivement , o 15 AB et le signal somme I avec une différence de phase de 90 ; le signal sonme I est appliqué à l'amplificateur de fréquence moyenne 17 alors que lesdits signaux composés sont appliqués à l'amplificateur de fréquence moyenne 16 respectivement 18 et que chacun des signaux , correspondants aux signaux de sortie des amplificateurs 16 et 18 sont 20 appliqués à deux détecteurs à sensibilité de phase 19» 20 respectivement 21, 22, un signal correspondant au signal somme servant alors de signal de référence aux détecteurs à sensibilité de phase 19 et 22, et, après déphasage de 90°, de signal de référence aux détecteurs à sensibilité de phase 20 et 21, alors que chacun desdit signaux d'erreur angulaire est 25 obtenu par le quotient des signaux de sortie des deux dits détecteurs 19» 20 respectivement 21, 22. Le dispositif de réception 3 comporte à cet effet le déphaseur de 90° (référence 23) qui réalise un signal sonme de fréquence moyenne déphasé de 90° par rapport aux signaux différence AE^ et ABp^. 30 Parmi ces signaux de fréquence moyenne, le signal somme est appliqué à l'amplificateur 17 et les signaux composés obtenus par la combinaison du signal somme et chacun des signaux différence AE^ et AB^ sont appliqués aux amplificateurs 16 respectivement 18. Si (X.j, et sont les facteurs d'amplification des 35 amplificateurs 16, 17 et 18, les signaux de sortie de ces amplificateurs peuvent etre représentés comme suit: 69 45684 - 5 - 2027728 ai ^AEFW + ~ ot^|(a+b)-(c+d) jsinU^t + a^(a+b+c+d) cosW^t a2 = a2(a+b+c+d) cos U^t et a^(^BFM + = Ct^|(a+c)-(b+d)| sinU^t + a^(a+b+o+d) cosO^t Le signal de sortie de l'amplificateur 16 est appliqué aux deux détecteurs 5 à sensibilité de phase 19 et 20. Le signal de sortie de l'amplificateur 17 sert de signal de référence au détecteur 19 alors que ce même signal, après compensation des 90° de différence de phase (introduite par le déphaseur 23), sert de signal de référence au détecteur 20. Cette compensation est réalisée au moyen du déphaseur de -90° (référence 24). 10 Le signal de référence pour le détecteur 20 peut être énoncé par: a2 ^FM = a2(a+b+0+d) sina,pMt' Le détecteur 19 fournit comme signal de sortie la composante du signal provenant de l'amplificateur 16, en phase avec le signal de référence 15 appliqué à l'amplificateur 17. Les équations ci-dessus montrent que cette composante est égal à: ot^ (a+b+c+d). Ce signal est par conséquent proportionnel, au signal somme. Le détecteur 20 traite les signaux qui lui sont appliqués d'une manière 20 analogue à celle du détecteur 19; il est évident que l'on obtient un signal correspondant à l'amplitude du signal différence AE égal à ^[(a+bMc+d)) . Il apparait de ce qui a été dit que le facteur d'amplification Ce rapport des amplitudes est réalisé par le calculateur 25 après réception des signaux de sortie requis à cet effet des détecteurs 19 et 20. Le rapport des amplitudes peut être représenté par: 30 (a+b)-(c+d) a+b+c+d et donne la grandeur et le signe du signal d'erreur de l'élévation qui commande le circuit de poursuite 27. r 69 45684 2027728 De la même manière le signal de sortie de l'amplificateur 18 est appliqué aux détecteurs à sensibilité de phase 21 et 22 et le signal de sortie de l'amplificateur 17 sert de signal de référence aux détecteurs 22 et 21, à ce dernier toutefois après compensation de la 5 différence de phase de -90° réalisée au moyen du déphaseur 26. Les signaux de sortie des détecteurs 22 et 21 peuvent être représentés par: a^(a+c)-(b+d) j et a+b+c+d) 10 Le rapport des amplitudes déterminé par le calculateur pouvant se définir pars ( a+c ) - ( b+d ) a+b+c+d donne la grandeur et le signe du signal d'erreur azirautal commandant le circuit de poursuite 28. 15 Dans les considérations ci-dessus décrite on admet que les amplificateurs 16, 17 et 18 ne présentent des différences que dans les facteurs d'amplification. Il apparaît cependant que chaque amplificateur peut également présenter un déphasage différent. Il s'en suit que l'on constate des déviations de la différence de phase de 90° entre le signal 20 somme et chacun des signaux différence. Or chaque signal de sortie des détecteurs à sensibilité de phase 19# 20 et 21, 22 comporte, à coté des signaux de sortie requis, une composante déphasée de 90°» ce qui a pour conséquence que le rapport des amplitudes déterminé par le calculateur présente des écarts du rapport des amplitudes requis. 25 Pour éviter de tels écarts le système monopulse tel qu'il est représenté sur la figure 1 est pourvu d'un circuit 29 comportant des déphaseurs variable 31 et 32, les circuits de commande 33 et 3^ et deux commutateurs 35 et 36. Durant la période qui s'écoule entre la réception des échos 30 successifs un signal de contrôle est introduit dans la voie à l'entrée du dispositif de réception. Dans le mode d'exécution selon la figure 1 on se sert à cet effet d'une fraction de l'énergie d'émission appliquée au mélangeur 14 via le conducteur 30. 45684 - 7 - 2027728 Le signal de fréquence moyenne provenant du mélangeur 14 est réparti sur les amplificateurs 16, 17 et 18. Si on désigne par respectivement la différence de phase d'une part entre les amplificateurs 16 respectivement 17» et d'autre part entre les 5 amplificateurs 18 , les signaux de sortie des amplificateurs 16, 17 et 18 peuvent être représentés comme suit: A sin(Wt + *Pj), ot2 A sin wt Clj A sin(U)t + 0 équations dans lesquelles A est l'amplitude de l'énergie introduite via le conducteur 30. Les détecteurs à sensibilité de phase 20 et 21 produisent alors des signaux dont la grandeur et le signe dépendent desdites différences de phase entre les amplificateurs. Les signaux de sortie des détecteurs 20 et 21 peuvent être désignés par 5 0t-| A sin ip.j et A sin *P2 et sont appliqués, via les commutateurs 35 et 36 aux dispositifs de commande 33 respectivement 34. Lesdits commutateurs règlent les déphaseurs 31 et 32 de manière que le signal de sortie de l'amplificateur 3 17 subisse un déphasage ^ par rapport au signal de sortie de l'amplificateur 16 et un déphasage Par rapport au signal de sortie de 1'amplificateur 18. Afin de réaliser à chaque intervalle de réception d'échos successifs un tel déphasage, les commutateurs 35 et 36 appliquent les 3 signaux de sortie des détecteurs 20 et 21 à'tour de rôle aux circuits de commande 33 et 34 puis au calculateur 25» les commutateurs étant commandés à cet effet par des impulsions de synchronisation S du générateur 2. Dans le mode d'exécution du radar monopulse représenté sur ) la figure 2 les signaux de fréquence moyenne amplifiés sont appliqués à un détecteur de signaux Doppler 37. Les signaux Doppler alors obtenus correspondent aux échos de la déviation Doppler par suite du déplacement de la cible à poursuivre. Le détecteur de signaux Doppler 37 est constitué 69 45684 - 8 - 2027728 selon le brevet français No. 1.5^5^099 et la demande de brevet française No. 6901259 a) par les détecteurs à sensibilité de phase 38, 39 et 40 auxquels sont appliqués le signal de fréquence moyenne qui s'y rapporte et 5 un signal de référence provenant de l'oscillateur 41 cohérent avec la fréquence d'émission; b) par les détecteurs boxcar 42, 43 et 44 prolongeant les impulsions de sortie des détecteurs 38, 39 et 40; et c) par les filtres Doppler 45, 46 et 47 reliés aux sorties des détecteurs 10 boxcar et auxquels sont empruntés les signaux de sortie de fréquence Doppler. Les signaux Doppler ainsi obtenus sont amplifiés dans les amplificateurs 48, 49 et 50. Les différences des facteurs d'amplification de basse fréquence sont éliminées simultanément des rapports des amplitudes avec les 15 différences similaires apparaissant, dans les amplificateurs de fréquence moyenne, cette élimination ayant lieu de la même manière que celle dans le mode d'exécution représenté sur la figure 1. Dans le mode d'exécution décrit sur la figure 2 il est important que le déphaseur de 90° (référence 24 respectivement 26) soit tel que le déphasage soit 20 pratiquement indépendant de la fréquence Doppler détectée. On remarquera enfin que la différence de phase entre le signal somme et chacun des signaux différence peut être réalisé de différentes manières à savoir en appliquant le signal de l'oscillateur local au déphaseur de 90° selon la manière indiquée sur la figure 1 ou bien en 25 appliquant ce signal somme ou chacun des signaux différence audit déphaseur. Dans les deux cas la différence de phase est réalisée avant la détection de la fréquence moyenne. Il est clair que la différence de phase peut être également introduite après la détection de la fréquence 30 moyenne mais avant l'amplification. 45684 - 9 - 2027728 REVENDICATIONS 1. Radar du type monopulse pour la poursuite automatique d'une oible mobile et pourvu d'un émetteur pour l'émission d'impulsions d'énergie électro-magnétique de haute fréquence et d'un dispositif de réception recevant les échos dans quatre diagrammes de réception 5 disposés symétriquement par rapport à l'axe de symétrie du radar; convertissant les échos en un signal sonne Z et deux signaux différence AE et AB et transfornant ces signaux en signaux de fréquence moyenne, le dispositif de réception étant également pourvu' d'un premier, deuxième et troisième amplificateur de fréquence moyenne, tandis qu'un circuit 10 de poursuite par coordonnée angulaire est commandé par un signal d'erreur dont la grandeur et le signe dépendent du rapport des amplitudes ou du rapport des phases, ou des deux entre le signal somme et l'un des deux signaux différence, caractérisé en ce que, - l'on obtient deux signaux composés en combinant avec un déphasage 15 de 90° chaque signal différence au signal sonne; - le signal sonne est appliqué au premier amplificateur de fréquence moyenne tandis que les signaux composés sont appliqués au deuxième et troisième amplificateur de fréquence moyenne; - chacun des signaux correspondant aux signaux de sortie du deuxième 20 et troisième amplificateur de fréquence moyenne est appliqué à deux détecteurs à sensibilité de phase, alors qu'un signal correspondant au signal somme sert de référence au premier détecteur à sensibilité de phase, que le signal correspondant au signal somme, après compensation de ladite différence de phase de 90°, sert de 25 signal de référence au deuxième détecteur k sensibilité de phase et que ledit signal d'erreur est obtenu par le quotient des signaux de sortie des deux détecteurs k sensibilité de phase. 2. Radar monopulse selon la revendication 1> caractérisé en ce que les signaux correspondant à la sortie du deuxième et troisième 30 amplificateur de fréquence moyenne sont en fait des signaux de basse fréquence obtenus par le déteeteur de signaux Doppler dans lequel lesdits signaux de fréquence moyenne du dispositif de réception sont soumis k une détection cohérente. 69 45684 - 10 - 2027728 3. Radar monopulse selon la revendication 1, caractérisé en ce que durant la période s'écoulant entre la réception des échos successifs, un signal de contrôle est introduit dans la *oie somme à l'entrée du dispositif de réception, signal qui, lors des écarts de la différence 5 de phase de 90° entre le signal somme et chacun des signaux différence provoque l'émission de signaux d'erreur par deux détecteurs à sensibilité de phase et la correction de ces erreurs par deux déphaseurs réagissant aux dits écarts.