Brevet FR2077702A1 — publié le 19711105

La présente invention concerne des perfectionnements aux systèmes radars du type à élimination d'échos fines opérant en fréquence intermédiaire. L'invention s'applique, plus particulièrement, à un tel système radar utilisant deux fréquences de répe- tition qui sont commutées séquentiellement à des intervalles de temps déterminés groupant chacun plusieurs periodes de répétition radar. Un intervalle peut, par exemple, correspondre à la durée d'un tour d'antenne dans le cas d'un radar de veille ou, selon un autre mode d'utilisation, au temps mis par l'aérien pour effectuer une séquence d'exploration dans le cas d'un radar d'attérissage. Les performances des radars à élimination d'échos fixes dits également "MTI" ("Moving Target Indicator"), sont limitées par les vitesses aveugles. L'utilisation de deux fréquences de repétition permet d'y remédier. Ges radars sont pourvus de dispositifs assurant l'élimination des signaux reçus de cibles fixes d dites "échos fixes" et, le plus souvent, de dispositifs complémentaires permettant de réauire fortement les effets parasite des"échos mobiles longs" dus aux conditions atmosphériques, à des nuages, à des réflexions sur la er ou encore à des rubans métallisés ("Ohaff"). Les systèmes radar MTI connus et opérant en fréquence intermédiaire (appelée FI par la suite) utilisent, pour accomplir ces opérations des circuits complexes dont le fonctionnement présente des insuffisanoes. Ces solutions ne peuvert genéralement assurer une continuité de fonctionnement des circuits de correction lors de la commutation de fréquences et, certaines d'entre elles, ne conviennent pas pour un émetteur radar comportant un magnétron qui assure le verrouillage de phase d'un @seillateur cohérent. La présente invention a pour but une réalisation de circuits d'élimination des échos fixes et de transformation des échos mobiles longs convenant à un système radar MTI du type envisagé et remédiant aux défauts t inconvénients des dispositifs connus, les dits circuits étant d'autre part, compatibles avec un émetteur radar à magnétron. Suivant une caractéristique de 1 présente invention, l'éli- mination des échos fixes et la transformation des écnos mobiles longs sont obtenus respectivement par introduction d'un déphasage correctif dans la voie directe de réception, le signal FI transmis dans la voie retardée et dans la voie directe résultant de transformations en fréquences entre le signal FI périodique de réception et les signaux d'un oscillateur cohérent et d'un oscil leteur auxiliaire à fréquence fixe 2 les circuits d'élimination et de transformation comportant, chacun, un déphaseur électronique recevant un signal à la fréquence de l'oscillateur auxiliaire, les dits circuits déphaséurs étant associés a des circuits de transposition pour élaborer un signal à la fréquence de l'oscil lateur cohérent et comportant les déphasages conrectifs,qui est utilisé pour produire le signal FI transmis dans la voie directe, les circuits d'éliminatIon comportant un amplificateur à mémoire et un circuit générateur d'une impulsion de test simulant un écho fixe en avance sur la synchronisation radars D'autres caractéristiques de la présente invention apparai- tront dans la description qui suit donnée à titre d'exemple non limitatif à l'aide des figures annexées qui représentent - la figure t, un schéma relatif à des systèmes antérieurs connus et destinés à situer l'invention. la figure 2, un schéma simplifié d'un système radar conforme à l'invention. - les figures 3-a à 3-d, des formes d'ondes relatives à des signaux caractéristiques utilises dans l'ensemble représente sur la figure 2. - la figure 4, un schéma d'un circuit déphaseur. - la figure 5, un schéma d'un système radar conforme à l'invention. Le schéma simplifié représenté figure 1 se rapporte à des réalisations de type connu et est destiné, comme il apparaîtra par la suite à mieu-r situer l'invention. Suivant ces réalisations, le signal périodique de réception à traiter, prélève à la sortie d'un amplificateur en fréquence intermédiaire (dit FI) à limiteur i est appliqué à deux circuits de transposition en fréquence 2 et 3 placés respectivement à l'entrée d'une voie retardée 4 et d'une voie directe 5. L'élément 6 symbolise un dispositif à retard dont le retard correspond à la période de répétition du radar. Un discriminateur de phase 7 en sortie des voies 4-5- dlivre un signal vidéo bipolaire dont l'amplitude et le sine sont fonction du déphasage des signaux appliqués. Le discriminateur 7 peut être par exemple du type démodulateur cosinus. Ce sigal est transmis dans l'ensemble 8, d'une part à des circuits d'élimination des échos fixes, d'autre part. à des circuits de transformation des échos mobiles longs. La transmission de ce signal est contrôlée séquentiellement à partir du signal de synchronisation radar et s'effectue pour chacun des dits circuits au cours d'un in-vervalle de temps différent de la période de répétition.Le signal de comparaison de phase est transmis durant un prenier intervalle aux circuits d'élimination, puis, durant un second intervalle, distinct du précédent et constituant une fraction ou la durée restante de la période de répétition, aux circuits de transformation. Les circuits d'élimination et de transformation corportent chacun un dispositif déphaseur contrôlé à partir d'un signal d'erreur vidéo bipolaire produit lui-même à partir du signal de comparaison de phase. L'ensemble L reçoit par ailleurs le signal de sortie d'un oscillateur cohérent 9 et, celui d'un oscillateur auxiliaire 1 @ à fréquence fixe présentant de bonnes caracteristiques de stabilité, par exemple, u. oscillateur à. Qartz. Des circuits de transposition en fréquence, inclus dans ledit ensemble 8, permettent d'élaborer un signal FI local de fréquence déterminée, qui est transr.lis sur les branches 11 et 12 des sorties.Par introduc- tion des dispositifs déphaseurs sur des connexions parvenant à ces circuits de transposition, les corrections correspondantes de phase sont reportées sur les signaux de sortie. L'ensemble 8 est agenca de façon que le déphasage dû aux échos mobiles longs apparaisse sur 1 branche 11 pour être transmis via le circuit de transposition 5 dans la voie directe 5, tandis Que le déphasage dû aux echos fixes est généralement transmis sur la branche 12 et via le circuit de transposition 2 dans la voie retardée 4. L'élé- ment 13 symbolise les circuits d'exploitation et de visualisation. Les rsalisations de ce type ne conviennent cependant pas pour l'application envisagée. L'élimination des échos fixes utilise un dispositif déphaseur mécanique à rotation continue. Un tel dispositif déphaseur nuit à la continuité de fonctionnement avec élimination des échos fixes, lors de chaque commutation de fréquence. En effet, le circuit de réception comporte deux voies retardées dont les longueurs électriques diffèrent et imposeraient de ce fait à chaque commutation, un recalage du déphaseur mécanique qui ne peut être instantané. Les circui@s utilisés dans un système conforme à l'invention, autorisent la continuité d'action envers les échos fixes et les échos mobiles longs. La figure 2 représente un schéma simplifié d'un système radar conforme à l'invention. Les éléments identiques à ceux de la figure 1 y sont indiqués avec les mêmes repères. Les deux voies retardées 41 nt 42 comportent respectivement les dispositifs à retard 61 et 62. Un circuit de commutation 20 commandé à partir d'un ensemble de synchronisation 21 permet de brancher alternativement dans le circuit de réception l'une ou l'autre des voies retardées.Le signal de commande S. est produit à la fin de chaque séquence par l'ensemble 21 qui fournit par ailleurs le signal SR de synchronisation radar. le signal vidéo bipolaire en sortie du discriminateur de phase 7 est appliquée simultanément à deux circuits porte 22 et 23 équivalent à des interrupteurs et qui sont commandés par des signaux de synchronisation désignés ST et provenant de l'ensemble 21. Les circuits d'élimination des échos fixes couprennent le circuit porte 22 et an avaL un amplificateur à mémoire 24 du type "Box-Car", ou équivalent, dont la sortie contrôle un circuit déphaseur 26. Les circuits de transformation des échos mobiles longs groupent le second circuit porte 23 et un amplificateur 25 contrôlant par sa sortie un second circuit déphaseur 27.Les circuits de transformation nermettent une constante de temps de faible valeur, déterminée de façon à interdire l'action corrective sur des signaux de courte durée correspondant aux cibles utiles devant être détectées, tout en agissant quasiinstantanément sur des signaux de durée supérieure à au-moins une largeur d'impulsion émissimu. les circuits déphaseurs 26 et 27 sont associés à une paire de circuits de transposition en fréquence 28 et 29 respactiveitient pour produire, après mélange et filtrage, un signal à la fréquence F0 de l'oscillateur cohérent 9 et déphasé par rapport. à ce dernier par les valeurs #F et , en amplitude et en signe, imposées par les déphaseurs respectifs 26 et 27. Ce signal est indiqué FC/#F, M comparativement à celui FC issu de l'oscillateur cohérent 9. Selon le montage figuré, le signal à la fréquence FÂ de l'oscillateur auxiliaire est appliqué simultanément aux dispositifs déphaseurs 26 et 27.Le signal FC et le signal FA/#M, en sortie du déphaseur 27, sont appliqués à un premier circuit de transposition 29 délivrant un signal (FC + FA)/ . Celui-ci est mélangé au signal FA/#F, en sortie du déphaseur 26, dans un second circuit de transposition 28 qui délivre le signal FC/#F, #M désiré. Une seconde paire do circuIts de transposition 30 et 31 est utilisée pour produire respectivenent le signal (FC + FA) à partir des oscillateurs 9 et fO et le signal (FC + FA) / #F, #M à partir de l'oscillateur auxiliaire 10 et du signal FC/#F,#M précité.Les signaux de sortie des dits circuits de transposition sont appliqués respectivement aux circuits de transposition 2 et 3 à l'entrée des voies de réception, celui relatif à la voie directe recevant la signnal déphasé (FC + FA)/#F,#M@ Par action des circuits porte 22 et 23 équivalents à des interrupteurs, le signal de sortie du discriminateur 7 est transmis à des intervalles de temps distincts au cours de chaque récurrence, L'action élimination des échos fixes se trouve maintenue jusqu'à la fin de la récurrence par la mémoire du circuit 24.Afin d'éli mir les échos fixes dès l'instant origine de la période de répétition radar, dus circuits sont utiliscs paur produire un écho fixe fictif dit impulsion de test ,en avance sur la synchronisation radar SR. Ces circuits peuvent coniporter un circuit porte 32 commandé par un signal de synchronisation ST, connecté par son entrée à l'oscillateur cohérent 9 et par sa sortie à ltentrée de l'amplificateur FI, à limiteur 1. Le signal ST (fig. 3a) est délivré par l'ensemble de synchronisation 21 et est en avance d'une durée prédéterminée ET sur le signal 5R (fig. 3b), par exemple, de quelques dizaines de microsecondes.Le circuit porte 32 est ouvert après réception du signal ST durant un intervalle déterminé choisi généralement légèrement inférieur à T. Ce même signal ST commande l'ouverture du circuit porte 22 durent un temps équivalent et la mise en mémoire du circuit 24 par rerrisc à zéro ou par enregistrement de la variation du niveau d'erreur,selor des techniques connues. La fig. 3c représente l'impulsion de test de fréquence FC et la fig. 3d la tension de sortie du Box-Car 24 pour un type de fonctionnement possible. Le circuit porte 23 est commandé à partir d'un signal de synchronisation SM produit par l'ensemble 21. le signal SM apparaît à un instant prédéterminé soit en même temps, soit après le signal SR de synchronisation radar4 La durée d'ouverture du circuit porte 23 peut titre éventuellement réglable, sa valeur maximale au cours d'TuiL période ne devant toutefois pasdépasser l'instant d'apparition de l'écho de test suivant de manière à ce que la correction d'échos fixes ne soit pas perturbée. Les signaux ST et 5M sont périodiques à la cadence SR exploitée durant la séquence considérée. On romarque que le fonctionnement est inchangé si les déphaseurs 26 et 27 sont permutés ou si, ils se trouvent connectés en cascade sur la connexion allant de l'oscillateur auxiliaire 10 à l'un des circuits de transposition 21 ou 29. De façon a obtenir une variation linéaire de réponse des déphaseurs en fonction de la tension d'erreur bipolaire, dans la gamme complète du déphasage soit de 1800 à +180 , chaque circuit déphaseur est, de préférence, constitué par mi circuit déphaseur de plage de variation limitée suivi d'un circuit multiplicateur de fréquence. -le coefficient multiplicateur est déterminé pour couvrir la plage totale ou même, une plage plus importante, de manière à utiliser une fraction de la gamme du circuit déphaseur et améliorer la linéarité de réponse. Un circuit déphaseur de type connu et représenté à titre de rappel sur la figure 4. Il comporte un ampli- ficateur différentiel 47, à deux entrées l'une directe, l'autre déphasée de 90 par un élément déphaseur 48. Les gains sont contrô- lés au moyen d'un circuit paraphase 43 recevant la tension d'erreur en 44e Le signal de sortie en 45 subit une rotation de phase variant de -45 à +45 par rapport au signal d'entrée appliqué en 46, selon 'amplitude et le signe de la tension dterreur. La figure 5 représente de manière plus détailléeun exemple de réalisation à un système selon les figures 2 et 4.-Chaque circuit déphaseur 261, 271, est suivi d'un circuit multiplicateur 262, 272 de coefficient k1. Un troisième circuit multiplicateur 50 de coefficient k2 est introduit sur la connexion allant de l'oscillateur auxiliaire 10 aux circuits d transposition 30 et 31, la fréquence de l'oscillateur 10 étant choisie égale à FA/ . Le choix de FA et k2 des coefficients k1 et k2 est déterminé de façon à éviter des battements parasites entre harmoniques et sous harmoniques et permettre un filtrage aisé des fréquences sélectionnées par les circuits de transposition. ne cooffici nt k2 est déterminé par ailleurs pour obtenir après transposition un signal à la fréquence FA désirée dans la voie d3 réception, il peut notamment titre choisi inférieur à la valeur du coefîicient k1. L'ensemble de synchronisation 21 de la figure 2 peut comporter comme figuré, un circuit pilote 211 et un oscillateur déclenché 212 connectés en série l'un l'autre et en dérivation sur les voies retardées pour produire un signal de synchronisation ST asservi au retard dc l'élément 61 (ou o2) en service durant la séquence considérée ; un dispositif à retard 213 délivrant le signal SR décalé de T par rapport au signal ST ; un dispositif à retard 214 permettant d'élaborer le signal SM décalé de la quantité désirée par rapport au signal SR ; enfin, un circuit 215 produisant le signal SC de commande de c@mmutation en fréquence, par exemple, à partir du signal ST et d'un signal séquentiel SQ provenant du dispositif d'entraînement de l'aérien.Ces circuits sont mis en oeuvre selon des procédés et techniques cornus t non décrits dans l'invention. Les schémas des figures 2 et 5 ont té simplifiés pour fac i- litér la compréhelìsion. En particulier, chaque circuit de tr:ns- position comporte un circuit mélangeur t un circuit de filtrage pour sélectionner la fréquence de battement désirée. Ear ailleurs, les voies d réception 41, 42 et 5 comportent, notamment, ds circuits d'amplification. Suivant les remarques faites précédemment, des variantes de réalisations du montage de la figure 5 peuvent titre faites. les circuits déphaseurs 261 et 271 peuvent être notamment connectés en série et alimenter par leur sortie mi circuit multiplicateur de fréquence de coefficient k1, l'ensemble ainsi constitué étant connecté en amont d'un des circuits de transposition 28 (ou 29), le signal d'oscillation auxiliaire étant appliqué sur le second circuit de transuositon 29 (ou 28) après passage dans le second circuit multiplicateur de fréquence de coefficient k1 La descri-ption qui précède a été donnée à titre d'exemple non limitatif et il est entendu que toute variante de realisation conforme aux caractéristiques exposées est incluse dans l'inven- tion. REVENDICATIONS 1. Système radar du type a élimination d'échos fixes, opé- rant en fréquence intermédiaire (FI), à deux fréquences de répétition eommutées séquentiellement à des intervalles do temps groupant plusieurs périodes de répétition, dans lequel, le signal FI transmis dans une voie directe (5) et dans une voie retardée (41, 42) résulte, pour chaque voie, d'une transposition en fréquence entre le signal FI périodique de réception ct un signal FI local résultant, lui-même, d'une précédente transposition (3C, 31) entre un signal à la fréquente FC d'un oscillateur cohérent (9) et un signal à la fréquence FA égale ou multiple de celle d'un oscillateur auxiliaire (10) à fréquence fixe, l'élimination des échos fixes et la transformation des échos mobiles longs utilisait chacune, iin dispositif déphaseur contrôlé par une tension d'erreur élaborée à partir d'un signal vidéo bipolaire détecté par comparaison de phase en sortie des voies, et étant associe aux dits circuits dÙ transposition de maniere à introduire un déphasage correctif dans une voie dt réception, carac- térisé en ce que las dispositifs déphaseurs (26, 27) ont du type électronique, recoivent un signal à la fréquence de l'oseillateur auxiliaire et sont associés à des circuits Jo transposition paur élaborer le signal FI loc@ l destiné à la voie directe par l'intermédiaire d'un signal (FC /#F,#M) de fréquence FC et comportant les corrections de phase (#F, #M) introduites par les dits déphaseurs, les circuits d'élimination comportant un amplificateur à mémoire (24) et un circuit d'élaboration d'une impulsion simulant un écho fixe en avance sur la synchronisation radar. 2. Système radar selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal vidéo bipolaire élaboré par un discriminateur de phase (7) est appliqué à un amplificateur (24) du type Box-car par l'intermédiaire d'un circuit porte (22) et à un amplificateur (25) de constante de temps déterminée par l'intermédiaire d'un second circuit porte (2:3), liii ensemble åi synchronisation (21) assurant notamment, la commande périodique, des dits circuits porte, de la mise en mémoire de l'amplificateur (24), du circuit d'élaboration d'une impulsion dite "de test" et, la commande séquentielle d'un dispositif de commutation (20) des voies retardées (41, 42). 3. Système radar selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque circuit déphaseur est constitué par un circuit déphaseur couvrant une plage de déphasages liniitée associé à un circuit multiplicateur de fréquence de coefficient k1 détermine pour couvrir une plage minimale de -180 à + 1800. 4t Système radar selon la revendication 1, caractcrisé en ce que les circuits déphaseurs sont constitués par deux circuits déphaseurs en cascade couvrant chacun une plage de déphasages limitée, associé@ par la sortie à un circuit multiplicateur de fréquence de coefficient k1 déterminé pour couvrir la plage minimale 1800 à +180 pour chacun des dits déphaseurs. 5. Système radar selon la revendication 1, 3 ou 4; caracté- risé en ce que l'oscillateur auxiliaire (10) est à une fréquence FA et que sa sortie alimentant des circuits de transposition k2 (30-31) délivrant le signal FI local, comporte un circuit multiplicateur d fréquence de coefficient k2 6.Système radar selon le srevendications 3 et 5 caractérisé Cil ce que les deux ensembles déphaseurs sont respectivement connectés par leur entrée à l'oscillateur auxiliaire (10) et par leur sortie à une entrée d'un circuit de transposition dIfférent pour chacun d'eux, les dits circuits de transposition étant connectés par leur seconde entré l'un (29), à l'oscillateur cohérent (9), le second (28) à la sortie du précédent (293. 7. Système radar selon learevendications4 et 5 caractérisé an ce que les deux circuits déphaseurs (26, 27) sont connectés en cascade entre l'oseillateur auxiliaire (10) et une entrée d'un circuit de transposition (29) lequel est connecté par s denneme entrée à l'oscillateur cohérent (9) et par sa sortie a un second circuit de transposition (28) dont la seconde entrée raçoit un signal de fréquence FA.