Brevet FR2054619A1 — publié le 19710423

Dans [es appareils radar classiques, l'intensité *du signal reçu varie normalement en raison inverse de la puissance quatrième de la distance. Dans les appareils radar à faible portée, ceci pose un problème ardu pour le traitement convenable de ces signaux qui peuvent présenter un rapport entre leur amplitude ou intensité maximale aux 5 très courtes distances et leur amplitude ou intensité minimale aux distances plus grandes, de l'ordre de 6 x 10®. Ce rapport s'appliquerait aux cas où l'appareil radar est destiné à fonctionner avec une portée de 90 cm à 45 m. Normalement, des circuits électriques compliqués sont utilisés pour limiter ce rapport à une certaine valeur acceptable permettant de le traiter convenablement par un montage électronique, pour calculer à la fois la 10 distance et la vitesse relative entre le radar et la cible. Suivant l'invention, ce rapport de 6 x 10®, par exemple, a été réduit en pratique à des valeurs de 10 à 100 et théoriquement, on peut même le réduire à 1. Cette réduction s'obtient par une disposition relative convenable de l'émetteur et du récepteur et par l'utilisation de signaux à haute-fréquence de préférence dans la gamme des 15 infrarouges. Lorsque l'appareil radar suivant l'invention est utilisé sur une automobile, sa cible principale est le rétroréflecteur classique standard prévu à l'arrière d'un véhicule et qui est destiné à réfléchir la lumière des phares d'un véhicule qui le suit immédiatement. Ces réflecteurs sont du type à cubes assemblés de manière à former des 20 coins optiques qui réfléchissent la lumière d'une manière très directionnelle vers sa source en un étroit pinceau lumineux. Si le récepteur radar était disposé sur l'axe de transmission de l'émetteur, l'amplitude ou intensité du signal reçu varierait approximativement en raison inverse de la puissance quatrième de la distance. Mais, suivant l'invention, le récepteur 25 est disposé à une distance prédéterminée de l'émetteur mesurée transversalement par rapport à l'axe longitudinal du véhicule, à la direction de déplacement de celui-ci et à la direction de propagation du signal émis. En conséquence, l'amplitude du signal reçu varie moins fortement avec la distance. On a trouvé que la loi de variation de l'intensité du signal reçu avec la distance est remarquablement linéaire lorsqu'on cbnsidère que, si 30 l'émetteur et le récepteur étaient disposés sur le même axe, l'intensité du signal reçu varierait en raison inverse de la puissance quatrième de la distance. Dans les applications --à l'automobile, les portées intéressantes peuvent être de 90 cm à 45 m. et si le rapport entre l'intensité du signal maximal reçu et celle du signal minimal reçu, compte tenu de ces distances différentes, variait comme la puissance quatrième de la distance, ce rapport 35 serait de l'ordre de 6 x 10®. Suivant l'invention, si l'axe du récepteur est décalé de 15 cm environ par rapport à l'axe de l'émetteur, ce rapport peut être réduit à 100 et si l'axe du récepteur est décalé de 25 cm environ par rapport à l'axe de l'émetteur, ce rapport peut être réduit à 10. La caractéristique de commande automatique de gain suivant 40 l'invention dépend fonctionnellement du fait que les réflecteurs classiques, qu'on trouve sur 70 24343 2 2054619 les véhicules automobiles, sont du type à cubes assemblés de manière à former des coins optiques ou analogues qui réfléchissent la lumière d'une manière très directionnelle vers sa source. Dans les véhicules de série actuels, ces réflecteurs sont formés d'une série de cubes d'environ 1,6 mm d'arête. Pour que la caractéristique de commande automatique de gain 5 suivant l'invention permette d'obtenir les résultats ci-dessus mentionnés, à savoir de rendre le signal reçu sensiblement linéaire par rapport à la distance, le signal émis doit avoir une longueur d'onde ne dépassant pas 1,6 mmenviron. Traduit en fréquence, ceci correspond à environ 0,5 GHz, ce qui est supérieur aux fréquences de fonctionnement des appareils radar classiques. La gamme de fréquence sur laquelle l'appareil radar fonctionne est telle 10 que la longueur d'onde de l'énergie électromagnétique émise se trouve dans la région optique du spectre électromagnétique et, plus précisément, dans la gamme d'environ 1,6 mm à 4 x 10"\nm. De préférence, on fait fonctionner l'appareil radar de façon qu'il émette de l'énergie électromagnétique infrarouge d'une longueur d'onde comprise dans la gamme indiquée ci-dessus. 15 Compte tenu de ce qui précède, l'invention vise notamment à créer — un moyen mécanique de commande automatique de gain pour appareil radar à haute-fréquence; — un moyen mécanique de commande automatique de gain pour appareil radar à haute-fréquence pouvant être utilisé sur des véhicules automobiles pour 20 déterminer des distances très courtes; — des moyens incorporés à un appareil radar à haute-fréquence et permettant de réduire les rapports importants d'amplitude ou d'intensité des signaux reçus dûs à des variations de la distance entre l'appareil et la cible. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la 25 description qui va suivre. Aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple : la Fig. 1 est une représentation schématique montrant l'émetteur et le récepteur de l'appareil radar suivant l'invention montés sur un véhicule automobile et émettant de l'énergie électromagnétique vers un véhicule qui le précède; 30 la Fig. 2 est une vue partielle d'un réflecteur classique disposé à l'arrière d'un véhicule automobile; la "Fig. 3 est une vue en coupe du réflecteur représenté sur la " Fig. 2; la Fig. 4 reproduit une courbe représentant les intensités relatives 35 de signaux reçus du réflecteur dès Fig. 2 et 3 lorsque celui-ci est entraîné en rotation soit autour d'un axe central horizontal, soit autour d'un axe central vertical; la Fig. 5 représente une série de courbes de l'intensité du signal reçu en fonction de la distance dans un appareil radar classique et dans ^appareil radar suivant l'invention, et 40 la Fig. 6 est une vue schématique représentant l'émetteur, le 70 24343 3 2054619 récepteur et le réflecteur de l'appareil radar suivant l'invention avec représentation symbolique de l'énergie électromagnétique transmise et réfléchie. On va maintenant décrire ces dessins sur les différentes figures dont les éléments correspondants sont désignés par les mêmes références numériques. Sur la 5 Fig. 1, on voit en 10 un véhicule automohile sur lequel est monté un émetteur 12 destiné à émettre de l'énergie électromagnétique dans une direction générale parallèle à l'axe longitudinal du véhicule et à sa direction de déplacement. Un récepteur 14 est également monté sur le véhicule 10; il est destiné à recevoir l'énergie électromagnétique réfléchie transmise par l'émetteur 12 et réfléchie vers celui-ci par des réflecteurs 16 et 18 10 montés à l'arrière d'un véhicule précédent 20. Le récepteur 14 est muni d'un calculateur 22 qui calcule la distance et ta vitesse relative entre le véhicule 10 et le véhicule 20. Cette information peut être utilisée pour ajuster la vitesse du véhicule équipé, par l'intermédiaire de moyens non représentés. Le dispositif 24 peut être par exemple, un sélecteur de vitesse prévu à cet effet. 15 Les réflecteurs 16 et 18 montés sur le véhicule précédent 20 sont ceux qui sont couramment utilisés sur les véhicules automobiles pour réfléchir la lumière projetée par les phares d'un véhicule suiveur qui peut être, par exemple, le véhicule 10.Ces réflecteurs classiques sont du type rétrodirectif, c'est-à-dire que ce sont des réflecteurs conçus de manière à réfléchir les rayons lumineux qui viennent les frapper à partir d'une _ 20 source éloignée dans la direction générale de cette source quel que soit, entre certaines limites, l'angle d'incidence de la lumière. Ces réflecteurs sont décrits et représentés de façon plus détaillée au brevet des Etats-Unis d'Amérique N°2.205.638. Dans l'exemple représenté sur la Fig. 2, les réflecteurs 16 et 18 comprennent une série de cubes 26 assemblés de manière à former des coins optiques et 25 présentant chacun trois plans ou faces perpendiculaires entre eux 28, 30 et 32. Cotnme représenté de façon plus précise sur la Fig. 3, les rayons lumineux qui pénètrent à travers la surface plane de ces réflecteurs qui est tournée vers l'espace situé à l'arrière du véhicule 20, réfléchissent la lumière dans une direction parallèle à sa direction d'incidence. Ils réfléchissent également de l'énergie électromagnétique d'une fréquence inférieure et, par 30 conséquent, d'une longueur d'onde supérieure aux fréquences et aux longueurs d'onde du spectre électromagnétique visible à condition que lesdites longueurs d'onde ne dépassent pas les longueurs et les largeurs des surfaces planes 28, 30 et 32. Dans les réflecteurs classiques pour véhicules automobiles, ces dimensions sont de l'ordre de 1,6 mm en ce qui concerne les réflecteurs en verre des feux arrière. En conséquence, l'émetteur 12 doit être 35 conçu de manière à transmettre de l'énergie électromagnétique d'une longueur d'onde inférieure à 1,6 mm environ. La Demanderesse a choisi de faire fonctionner l'émetteur de façon qu'il transmette de l'énergie électromagnétique dans la région infrarouge du spectre électromagnétique; par exemple, la longueur d'onde de l'énergie transmise peut être d'environ 40 10.000 A , soit 0,001 mm. Ceci correspondrait à une fréquence d'environ 3 x 10^ Hz. La 70 24343 4 2054619 région infrarouge du spectre électromagnétique est, on le sait, invisible à l'œil humain et, par conséquent, elle ne gêne pas la fonction ordinaire des réflecteurs 16 et 18 sur le véhicule 20, à savoir de réfléchir la lumière des phares d'un véhicule suiveur. L'appareil radar installé sur le véhicule 10 et qui comprend 5 l'émetteur 12, le récepteur 14, le calculateur 22 et le dispositif de présentation visuelle 24 peut être d'un type classique transmettant de l'énergie électromagnétique ayant les longueurs d'onde et les gammes de fréquence mentionnées ci-dessus. Comme précédemment décrit, les réflecteurs 16 et 18 réfléchissent la lumière qui vient les frapper à partir d'une source, dans la direction générale de cette source, quel que soit, entre certaines limites, 10 l'angle d'incidence de la lumière. Des résultats pratiques de tests de cette directivité de la réflexion de l'énergie électromagnétique venant frapper les réflecteurs 16 et 18, avec des positions angulaires différentes des éléments tant horizontalement que verticalement autour d'un axe centra! sont représentés sur la Fig. 4. Sur cette figure, le point marqué zéro vers le 15 milieu de l'axe des abscisses correspond à l'intensité de la lumière reçue par l'émetteur après réflexion lorsque les rayons lumineux viennent frapper les réflecteurs 16 ou 18 normalement à ceux-ci. Les courbes représentées de part et d'autre de cette position de zéro indiquent le rapport entre la quantité de lumière reçue lorsqu'on fait tourner les réflecteurs 16 ou 18 jusqu'à des positions angulaires différentes vers la gauche ou vers la 20 droite, ou encore vers le haut ou vers le bas, autour d'un axe vertical central ou autour d'un axe horizontal central, et la quantité de lumière reçue lorsque la lumière incidente est normale à l'un ou l'autre des réflecteurs. On peut voir aisément en examinant les Fig. 1 et 6 que l'axe de l'émetteur 12 et celui du récepteur 14 sont décalés entre eux d'une distance «d» mesurée 25 le long d'une ligne sensiblement perpendiculaire ou transversale à l'axe longitudinal du véhicule 10 et à sa direction de déplacement. On a trouvé qu'en décalant l'axe du récepteur 14 par rapport à celui de l'émetteur 12, on peut rendre sensiblement linéaire la courbe de l'intensité ou amplitude du signal reçu par le récepteur 14, par rapport à la portée de l'appareil radar suivant l'invention. 30 On va maintenant examiner la Fig. 5, sur laquelle est représentée une courbe montrant le rapport entre l'amplitude ou intensité d'un signal reçu au récepteur 14 et l'amplitude ou intensité d'un signal reçu lorsque le véhicule 20 est à une distance maximale du véhicule 10 dans les limites de la portée de l'appareil radar. La première courbe, désignée par A, représente ce rapport lorsque l'axe du récepteur 14 est confondu 35 avec l'axe de l'émetteur 12. Cette courbe montre que ledit rapport varie sensiblement en raison inverse de la puissance quatrième de la distance. Par contre, si la distance «d» entre les axes du récepteur 14 et de l'émetteur 12 est d'environ 15 cm, le rapport correspondant représenté par la courbe B a une valeur maximale d'environ 100. Ceci contraste, d'une manière spectaculaire, avec la valeur maximale du rapport représenté 40 sur la courbe A (où les axes de l'émetteur et du récepteur sont confondus) qui est 70 24343 5 2054619 d'environ 6 x 10®. La courbe C de la Fig. 5 représente les variations de ce rapport lorsque l'axe du récepteur 14 est décalé par rapport à l'axe de l'émetteur 12 d'une distance «d» égale à 25 cm environ. Dans ce cas, la valeur maximale de ce rapport est de l'ordre de 10. Si l'on augmente encore la distance «d», la valeur maximale de ce 5 rapport décroît davantage et théoriquement elle pourrait être réduite à 1 dans toute la gamme de fonctionnement de l'appareil radar. La Fig. 6 est une vue en plan schématique du récepteur 14, de l'émetteur 12 et de l'un des réflecteurs 16 et 18. L'émetteur transmet de l'énergie électrique le long de l'axe 40 et cette énergie est représentée symboliquement par l'effet 10 ondulatoire indiqué. Le réflecteur, 16 ou 18, réfléchit cette énergie électromagnétique le long de l'axe 40 avec un certain angle d'étalement, de sorte qu'une petite fraction de l'énergie électromagnétique est reçue par le récepteur 14. Cet étalement est dû au fait que, lors de la production en série des réflecteurs 16 et 18, les surfaces 28, 30 et 32 ne sont pas disposées rigoureusement à angles droits, de sorte que l'énergie électromagnétique 15 réfléchie n'est pas rigoureusement directive mais s'étale légèrement; ainsi, le récepteur 14 peut capter une partie de cette énergie électromagnétique réfléchie. En séparant l'axe du récepteur 14 de celui de l'émetteur 12, dans une direction sensiblement transversale à l'axe longitudinal du véhicule, à la direction de déplacement de celui-ci et à la direction de propagation de l'énergie électromagnétique à partir de l'émetteur 12, on rend le signal 20 reçu par le récepteur 14 sensiblement linéaire comme le montrent les courbes B et C de la Fig. 5. On voit que l'invention permet de réaliser une commande mécanique automatique de gain fiable et peu compliquée pour appareil radar à haute-fréquence. Cette commande automatique de gain réduit les variations de longueur ou d'intensité du signal 25 reçu par le récepteur de l'appareil, résultant des variations de la distance d'une cible. En conséquence, le montage électrique complexe qui est généralement et normalement utilisé pour résoudre les problèmes associés au traitement de larges variations d'amplitude ou d'intensité des signaux reçus, est éliminé. 70 24343 6 2054619 REVENDICATIONS 1. — Appareil radar à haute-fréquence destiné à être utilisé à bord d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un émetteur et un récepteur, ledit émetteur étant monté sur le véhicule automobile dans la position voulue pour trans- 5 mettre de l'énergie électromagnétique d'une longueur d'onde comprise dans la région optique du spectre électromagnétique, dans la direction de déplacement normale du véhicule, à une cible constituée par le rétroréfiecteur d'un véhicule précédent, et ledit récepteur étant monté sur le véhicule automobile et étant séparé de l'émetteur et décalé par rapport à l'axe de celui-ci d'une distance prédéterminée. 10 2. — Appareil radar suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite distance prédéterminée est mesurée dans une direction transversale à l'axe longitudinal du véhicule automobile. 3. — Appareil radar suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'émetteur et le récepteur sont disposés dans un plan sensiblement transversal à l'axe longi- 15 tudinal du véhicule et à sa direction de déplacement. 4. — Appareil radar suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le rétroréfiecteur monté sur le véhicule précédent est le réflecteur normal existant d'un véhicule automobile comprenant des moyens de réflexion directionnelle d'énergie électromagnétique vers l'émetteur. 20 5. — Appareil radar suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ladite distance prédéterminée est mesurée dans une direction transversale à l'axe longitudinal du véhicule automobile et à sa direction de déplacement. 6. — Appareil radar suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'émetteur et le récepteur sont disposés dans un plan sensiblement transversal à l'axe 25 longitudinal du véhicule et à sa direction de déplacement. 7. — Installation radar pour automobile, un émetteur monté sur un véhicule de manière à transmettre un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde comprise entre environ 1,6 mm et environ 4 x 10"^ mm dans la direction de déplacement normale du véhicule automobile, un récepteur monté sur le véhicule automobile dans une 30 position décalée par rapport à l'axe de l'émetteur, une cible pour recevoir et réfléchir l'énergie électromagnétique transmise par l'émetteur, cette cible comprenant les réflecteurs optiques disposés sur la partie tournée vers l'arrière d'un véhicule automobile précédent, lesdits réflecteurs optiques comprenant des moyens pour réfléchir de façon directionnelle de la lumière vers l'émetteur dans une direction parallèle à l'axe d'émission de celui-ci, 35 moyennant quoi le récepteur reçoit de l'énergie électromagnétique ayant un rapport d'intensité limité lorsque la distance entre l'installation et la cible varie. 8. — Installation suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le décalage entre le récepteur et l'émetteur est mesuré dans une direction transversale à l'axe longitudinal du véhicule automobile. 40 9. — Installation suivant la revendication 8, caractérisée en ce que 70 24343 7 2054619 le rapport d'intensité limité varie en fonction décroissante du décalage entre le récepteur et l'axe de l'émetteur. 10. — Installation suivant l'une quelconque des revendications 7 ou 9, caractérisée en ce que la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique tombe dans la région infrarouge invisible du spectre électromagnétique.