Brevet FR2103466A1 — publié le 19720414

i. 2103466 La présente invention est relative d'une manière générale aux radars à dispositif éliminateur d'images parasites et plus particulièrement aux radars du type pour lesquels les signaux d'écho sont traités numériquement. On sait dans la technique des radars que le radar embarqué cohérent à établissement de moyenne dans le temps du parasite d'écran " désigné ordinairement par l'abréviation "TACCARÎJest utile dans presque toutes les applications destinées à résoudre le problème de l'élimination des images parasites.Tout dispositif TACCAR a la possibilité de centrer automatiquement la bande d'élimination des signaux parasites de son dispositif éliminateur à la fréquence Doppler moyenne des signaux parasites dans des cellules de portée choisies, que le radar proprement dit soit monté sur une plate-forme mobile ou soit fixe. Le centrage de la bande d'élimination des signaux parasites apparaissant sur l'écran d'un radar à élimination des images parasites sur la fréquence Doppler moyenne des signaux parasites avec un certain nombre de cellules de portée permet alors d'effectuer plus efficacement le processus requis d'annulation, à condition que la bande des fréquences Doppler des signaux parasites soit étroite. Cette condition existe dans presque tous les cas ■ pratiques, sauf lorsque deux ou plusieurs types différents de signaux parasites sont présents dans les cellules de portée choisies . Une manière courante de mettre en oeuvre un système TACCAR est décrite dans l'ouvrage de Skolnik "Radar Handbook",édité par McGraw Hill, Inc. New York (E.U.A.) (1970) pages 17-32 à 17-36. On y décrit essentiellement un appareil qui effectue le centrage . désiré de la bande d'élimination des signaux parasites apparaissant sur l'écran en faisant varier la phase de l'oscillateur de cohérence en fonction des variations de phase d'un oscillateur commandé par tension.Les variations de phase requises de l'oscillateur commandé par tension sont déterminées par une comparaison, balayage par balayage, des signaux d'écho afin de produire des signaux analogiques représentant la fréquence Doppler moyenne dans un groupe choisi de cellules de portée. Toutefois, en raison du fait que l'appareil fait appel à des techniques de traitement non linéaires, il ne peut pas être transformé en un appareil à lignes à retard multiples. Il s'ensuit. donc que, lorsqu'un tel appareil est désiré, il est nécessaire d'utiliser d'autres dispositifs plus compliqués . On sait qu'un système TACCAR peut être mis en oeuvre en convertissant les signaux analogiques utilisés pour effectuer 71 30512 s. 2103466 la comparaison balayage par balayage en signaux numériques pour pouvoir obtenir, à l'aide de techniques numériques, un signal de la fréquence Doppler de tous les signaux d'écho. Un tel signal de fréquence Doppler peut être alors utilisé pour choisir l'un appro-5 prié d'une série d'oscillateurs cohérents différents. Avec cette solution on peut réaliser une annulation multiple, mais la complexité de l'appareil de traitement numérique nécessaire est très grande. Par exemple, il est nécessaire de prévoir trois canaux de traitement numérique doubles pour déterminer une fréquence Doppler uni-10 que afin de choisir l'oscillateur cohérent ayant la fréquence appropriée. Par ailleurs, les dispositifs connus de traitement numérique ne mettent pas en oeuvre les principes du système TACCAR. L'invention a donc pour but de fournir : - un radar à dispositif éliminateur d'images parasites ,utili-15 sant des techniques de traitement numériques pour centrer la bande d'élimination des signaux parasites de l'écran sur la fréquence Doppler moyenne des signaux parasites dans des cellules de portée choisies ; - un radar à dispositif éliminateur d'images parasites perfec-20 tionné utilisant des techniques de traitement numériques, qui permette d'éliminer efficacement les signaux parasites apparaissant sur l'écran indépendamment de la vitesse Doppler des sources de ceux-ci ; - un tel radar permettant d'annuler les signaux parasites cha-25 que fois qu'ils .apparaissent pendant un balayage de portée. Suivant 1'invention,deux détecteurs de phase sont montés dans un récepteur de signaux, les signaux arrivant dans ces détecteurs en quadrature, pour permettre de déterminer la grandeur de chacun des signaux parasites dans un canal et de déterminer le ^0 sens de chacun des signaux parasites dans un autre canal.Les signaux sortant des détecteurs de phase sont convertis sous forme numérique, traités, combinés et échantillonnés afin de produire un signal numérique indiquant la vitesse Doppler moyenne des signaux parasites dans un groupe choisi de cellules de portée.Ce signal 35 numérique est appliqué en tant que signal de correction à un depha-seur numérique afin de décaler la. phase du signal de référence appliqué aux détecteurs de phase, ce qui annule finalement le signal numérique lorsque la vitesse Doppler moyenne réelle des signaux parasites correspond à la vitesse Doppler moyenne déterminée par 40 le traitement dans les deux canaux . 71 30512 5. 2103466 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence au dessin annexé, dans lequel : 5 - la Figure unique est un schéma de principe d'un radar*à dispositif éliminateur d'images parasites- suivant l'invention. En se référant au dessin, on notera tout d'abord que, pour des raisons de commodité , on a choisi un radar Doppler à impulsions partiellement cohérentes pour illustrer la manière dont 20 l'invention paut être mise en oeuvre . Ainsi, le dispositif représenté comprend un générateur d'impulsions d'horloge 11, un générateur d'impulsions de déclenchement 13, un émetteur 15, un duplexeur 17 et une antenne 19, chacun de ces dispositifs étant de construction et de fonctionnement classiques, afin de produire périodique-25 ment, un faisceau directionnel d'énergie électromagnétique (non représentée) destiné à frapper des cibles (non représentées).Des signaux d'écho (non représentés) provenant des cibles sont reçus par l'antenne 19 et, après être passés dans le duplexeur 17, sont hétérodynés dans un mélangeur de signaux 21 avec un signal de réfé-20 rence provenant d'un oscillateur local stable 23. Les signaux de fréquence intermédiaire obtenus passent dans un amplificateur à moyenne fréquence 25 (qui peut limiter ces signaux d'une manière classique).Une partie de l'énergie électromagnétique sortant de l'émetteur 15 est extraite, au moyen d'un coupleur directionnel 27, 25 et est hétérodynée avec le signal de signal de référence provenant de l'oscillateur local 23 dans un mélangeur 29.Le signal obtenu , après déclenchement et filtrage convenables (non représentés), est appliqué à un oscillateur de cohérence 31• Le signal de sortie de ce dernier subit alors un blocage de.phase, comme il est bien connu, 30 avec chaque impulsion émise. Les signaux sortant de l'amplificateur à moyenne fréquence 25 sont divisés, comme représenté, et sont ensuite appliqués aux bornes d'entrée (non numérotées) d'un détecteur de phase 33 des signaux et à un détecteur appelé ici détecteur de sens Doppler 35-Ce 33lernier élément est un détecteur de phase.La seconde entrée du détecteur de phase 33 et du détecteur de sens Doppler 35 est, comme représenté, le signal cohérent en phase sortant de l'oscillateur de cohérence 31* après passage dans un déphaseur numérique 37 et, dans le cas du signal appliqué au détecteur de phase 33.» dans un déphaseur 4° de 90°39. 71 30512 4. 2103466 Les signaux de sortie du détecteur de phase 33* qui sont des signaux vidéo bipolaires, sont transmis à un convertisseur analogique-numérique 41 de construction classique.La complexité du convertisseur 41 dépend du nombre de bits significatifs désirés 5 dans les nombres digitaux devant être traités, c'est-à-dire de la résolution désirée.lies signaux, qui sont maintenant numériques, sont appliqués à un dispositif d'annulation numérique 43., comme représenté . Les signaux de sortie de ce dernier, comme il est bien connu, sont les signaux de différence entre les signaux d'écho au 10 cours des balayages successifs.On notera ici toutefois qu'en l'absence de toute correction du signal de sortie de l'oscillateur de cohérence 31, seuls les signaux d'écho provenant de cibles fixes sont annulés. On notera en outre que, dans tous les cas , le sens de la vitesse Doppler de chaque cible mobile est indéterminé. 15 Le circuit de correction décrit ci-aprés remédie aux difficultés précitées. Ainsi le signal de sortie du détecteur de sens Doppler 35 est appliqué à un convertisseur analogique-numérique 45. C.e convertisseur comporte un seul élément binaire et produit un "un" ou un "zéro", suivant la relation de phase de chaque 20 signal sortant de l'amplificateur à moyenne fréquence 25 et du signal cohérent en phase sortant de l'oscillateur de cohérence 31 (après que ce signal ait traversé le déphaseur numérique 37)«Un instant de réflexion permet de voir qu'en raison de la présence déphaseur de 90° 39* en circuit avec le détecteur de phase 33..par 25 exemple un "un" sortant du convertisseur 45 indique une différence de phase comprise entre 0° et l80° entre les signaux entrant dans le détecteur de phase, tandis qu'un"zéro" indique une différence de phase comprise entre 180° et 360° de ces signaux.Autrement dit, un "un" ou un "zéro" sortant du convertisseur 45 indique le sens ^0 de la pente des signaux sortant du détecteur de phase 33» Ces signaux numériques de sens de sortie du convertisseur 45 sont appliqués à un multiplicateur numérique 47 en même temps que les signaux de différence sortant du dispositif d'annulation numérique 43. Le multiplicateur numérique 47 fonctionne alors en commutateur inver-seur de polarité suivant l'état du convertisseur analogique-numéri-» que 45 afin de lever l'arabiguité concernant les signaux de différence sortant du dispositif d'annulation 43- Les signaux numériques sortant du multiplicateur numérique 47 sont transmis à des portes de portée 49,51 dont chacune est excitée de préférence pendant une 40 période différente au cours de chaque balayage de gamme par une 71 30512 5 • 2103466 impulsion de déclenchement retardée provenant d'un circuit à retard variable 53*55 pour échantillonner les signaux des cellules de portée désirées .Ainsi,par exemple,la porte de gamme 49 peut être excitée pour permettre de transmettre les signaux parasites 5 de sol (courte portée) et la porte de portée 51 peut être excitée pour permettre de transmettre les signaux de précipitation(longue portée) aux intégrateurs numériques 57 et 57 A respectivement. A l'extrémité de chaque porte de portée, le signal numérique sortant de chaque intégrateur indique la différence de phase moyenne mesu-10 rée, dans chaque cellule de portée entre les signaux de référence provenant de l'oscillateur de cohérence 31 et les signaux d'écho présents dans la porte de portée correspondante. Le signal numérique sortant de l'intégrateur numérique 57 est mémorisé dans une mémoire d'intégration 59 (qui est simplement un registre à décalais ge).A la fin de chaque balayage de portée, c'est-à-dire après chaque période pendant laquelle la mémoire d'intégration 59 est remise à jour, des portes de transfert 61 sont excitées, au moyen d'une porte ET 63 actionnée par les signaux de sortie complémentaires provenant des portes de portée 49,51, pour appliquer le contenu de 20 la mémoire 59 à un registre de commande 65. Le signal de sortie de ce dernier est appliqué au déphaseur numérique 37, ce qui a pour effet que celui-ci décale la phase du signal de référence provenant de l'oscillateur de cohérence 31 dans un sens réduisant la différence de fréquence entre le signal de référence et les signaux 25 d'écho reçus par chaque porte de portée. Après plusieurs balayages, dont le nombre dépend des paramètres choisis pour le circuit de correction qui vient d'être décrit, la différence de fréquence est réduite à zéro pour les cibles dont la vitesse Doppler moyenne appartient à chaque portée . 30 Pour compléter la description du dispositif représenté, le signal sortant du dispositif d'annulation numérique 43 est appliqué, par l'intermédiaire d*un convertisseur numérique-analogique 67, à un dispositif d'utilisation 69.Ce dernier peut être par exemple un indicateur classique permettant d'afficher les signaux non 35 annulés,c'est-à-dire les signaux provenant des cibles mobiles. Bien que 11 invention ait été décrite comme appliquée à un radar à impulsion partiellement cohérent à dispositif d'élimination à deux impulsions, il est évident pour les spécialistes du radar que de nombreuses modifications peuvent être apportées au 40 mode réalisation décrit sans sortir du cadre de l'invention. 71 30512 6. 2103466 Par exemple l'invention peut être utilisée dans un radar totalement cohérent.Il est clair par ailleurs que le déphaseur numérique peut être mis en circuit avec l'oscillateur de référence dans un tel radar afin de modifier le signal de sortie de la même 5 manière et dans le même but que dans le dispositif décrit. Il est clair que les concepts de l'invention peuvent être mis en oeuvre dans un dispositif utilisant un dispositif d'annulation à impulsions multiples . Il est clair en outre qu'étant donné qu'on envisage d'obtenir un signal représentant le sens de la sortie du détecteur 10 71 30512 2103466 REVEND! CATIONS 1 - Circuit d'élimination de signaux d'échc^arasites pour radar à dispositif éliminateur d'images parasites dans lequel les signaux d'écho provenant de chaque cible frappé par les signaux émis au cours d'au moins deux bala:/ages de portée successifs sont 5 comparés pour distinguer les cibles en se basant sur les vitesses Doppler, ledit circuit étant destiné à center sa bande d'élimination sur la fréquence moyenne de décalage Doppler des signaux . d'échos parasites étant caractérisé en ce qu'il comprend un oscillateur destiné à produire pendant chacun des balayages de portée 10 un signal de référence qui est cohérent en phase avec l'un des signaux émis correspondant, un déphaseur numérique en circuit avec la ligne de sortie de l'oscillateur délivrant les signaux de référence afin de modifier la phase de chaque signal de référence en fonction d'un signal de correction numérique appliqué au dépha-15 seur, un détecteur de quadrature de phase sensible à un signal analogue à chaque signal d'écho pour chacun des balayages de portée et au signal de référence alors existant, sortant du déphaseur numérique, afin de produire un premier groupe et un second groupe de signaux vidéo représentant respectivement la grandeur de la. 20 différence de phase entre chaque signal analogue à chaque signal d'écho et le signal de référence alors existant, sortant du déphaseur numérique et le sens de cette différence de phase, un dispositif de traitement des signaux numériques sensible séparément au premier groupe et au second groupe de signaux vidéo sortant 25 du détecteur de quadrature de phase, afin de produire respectivement des premiers signaux d'erreur numériques dont chacun indique la différence de phase entre les signaux d'écho correspondants pour les balayages de portée successifs, et des seconds signaux d'erreur numériques dont chacun indique le sens de cette différence, 30 un multiplicateur numérique destiné à multiplier chaque paire de signaux correspondants des premier et second groupes pour produire un trf isième groupe de signaux numériques, chaque signal numérique du troisième groupe représentant la grandeur et le sens de la différence de phase entre chaque signal analogue à chaque signal 35 d'écho et le signal de référence alors existant, sortant du déphaseur numérique, un intégrateur numérique fournissant,' pendant toute partie choisie de chaque balayage de portée pendant laquelle des signaux d'écho parasites sont présents, un signal de numérique 71 30512 8 2103466 correction correspondant à la moyenne de ceux des signaux numériques du troisième groupe apparaissant par ladite partie choisie et un dispositif pour emmagasiner le signal de numérique correction de sortie de l'intégrateur numérique et pour appliquer ce signal 5 emmagasiné au déphaseur numérique pendant le balayage de portée suivant. 2 - Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif détecteur de quadrature de phase comprend un premier et un second détecteurs de phase dont chacun comporte une 10 première et une seconde entrée, un déphaseur de 90un dispositif pour appliquer le signal analogue à chaque signal d'écho à la première borne d'entrée des premier et second détecteur de phase, et un dispositif pour appliquer le signal de référence alors existant, sortant du déphaseur numérique, par l'intermédiaire du déphaseur 15 de 90°, à la seconde borne d'entrée du premier détecteur de phase et pour appliquer ce signal à la seconde borne d'entrée du second détecteur de phase. 3 - Circuit suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de traitement des signaux numériques comprend 20 un premier convertisseur analogique-numérique, sensible successivement à chacun des signaux vidéo»du premier groupe, afin de produire un nombre digital représentant chacun des signaux vidéo, un dispositif d'annulation numérique, sensible successivement au nombre digitaux correspondants pendant les balayages de portée, afin 25 de produire les premiers signaux numériques d'erreur et un second convertisseur analogique-numérique, sensible successivement à chacun des signaux vidéo du second groupe afin de produire des nombres digitaux indiquant les seconds signaux numériques d'erreur. 4 -.Radar à dispositif éliminateur d'images parasites, ca-30 ractérisé en ce qu'il comporte un circuit d'élimination de signaux d'écho parasites suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3.