Brevet FR2133904A1 — publié le 19721201

\ 2133904 L'invention se rapporte à un circuit de mesure du facteur de bruit pout déterminer dans un dispositif de réception radar, les bruits apparaissant dans le récepteur. Dans le Skolnik, M.T., Introduction to Radar Systems, McGraw Hill ^ 1962» page _5o5, on suggère déjà l'importance de la présence de moyens d'enregistrèrent dans les récepteurs radars du facteur de bruit et par là-même la sensibilité du récepteur pour l'enregistrement de ce facteur d'une façon automatique et continue. Ceci serait à réaliser par l'injection d'un signal de contrôle - une impulsion de fréquence radar ou un signal de TO bruit corne andé - dans le récepteur pendant la période exempte d'impulsions d'écho (temps mort) et de mesurer l'énergie à la sortie du récepteur aussi bien après l'injection du signal de contrôle qu'à l'absence du dit signal. Cette mesure serait à effectuer de manière que le personnel servant puisse constater immédiatement si le facteur La présente invention a pour objet de réaliser un circuit de mesure du facteur de bruit satisfaisant aux critères ci-dessus nommés et permettant la surveillance du bruit du récepteur d'une manière simple et précise. 20 Conformément à l'invention le circuit de mesure du facteur de bruit comporte à cet effet un comparateur relié au récepteur radar, auquel comparateur sont appliqués à chaque période de répétition d'impulsion ; et dans l'intervalle de temps de non réception d'échos, à tour de rôle ou pratiquement à tour de rôle, le bruit du récepteur respt. la somme du bruit 25 du récepteur et des signaux de bruit provenant d'une source de"bruits de haute fréquence, reliée à l'entrée du récepteur radar, le comparateur convertissant par ailleurs les signaux de bruit reçus, dépassant une valeur de seuil déterminée,en impulsions de bruit standarisés; le dit circuit de mesure est pourvu d'un premier compteur auquel sont appliquées les 30 impulsions de bruit déduites des bruits du récepteur et d'un deuxième compteur auquel sont appliquées les impulsions déduites de la somme des bruits du récepteur et les signaux de bruit provenant de la source de bruits, alors qu'un des compteurs fonctionne cjwune compteur de référence dans ce sens que, dans le cas où le compteur de référence a atteint un contenu 35 déterminé et qu'ensuite le. deux compteurs sont bloqués, le rapport du contenu des compteurs détermine le rapport entre la puissance du bruit du récepteur et celle des signaux de bruit provenant de la source de bruits; BAD ORIGINAL 72 13819 2 2133904 le circuit comporte en outre un système décodeur et indicateur relié au compteur ne fonctionnant pas comme compteur de référence et pourvu d'une graduation telle que le contenu du compteur en dernier nommé fixe sur la dite graduation le bruit apparaissant dans le récepteur radar. L'invention sera décrite plus explicitement h 1' ide des figures irjiexées dont la figure 1 montre un scnéma fonctionnel du circuit de mesure conformément à l'invention et un système radar possible sur lequel peut être appliqué ledit circuit; les figures 2 et 5 montrent quelques diagrammes expliquant le foncti innement du circuit de mesure; enfin les figures ^ et çj représentent les schémas de détail de certaines parties de \r. figure 1. Jur i-» figure l est représenté an "Hd^r a'impulsions pourvu d'un circuit d® mesure du ''acteur de uruit, comportant un générateur d*impulsions synchronisées un «^netteur ? et un récepteur _}• L'émetteur et le récepteur sont accouplés ■*- l'antenne 5 via un duplexeur 4. I Afin de pouvoir enregistrer dans un tel radar d'impulsions, de façon automatique et continue la puissance au bruit du récepteur 3» la sortie de ce récepteur est relié au circuit de'mesure 11. Ce circuit comporte un comparateur 1?, auquel sont appliqués, par période de répétition d'impulsions >»t dans les intervalles de temps exempts de réception d'impulsions d'écho, \ tour de rôle, le V-ruit du récepteur, respt. la somme du bruit du récepteur et de. us appellerons par la suite "bruit total" la somme des cr-its tu récepteur et ceux provenant' de la .source de bruits. Cette source \J> est. constituée par un générateur ae bruits blancs 1^ de haute fréquence et par an atténuateur réglable V-. L'intensité tu binait engendré par ledit , énérateu." peu* »tr» appliquée, via le ,-iïde d'onde de liaison 16, au récepteur 3- SAD ORIGNAL 72 13819 2133904 La figure 2A montre un diagramme de temps sur lequel sont représentés les instants auxquels sont émis les Impulsions syncrronisées 3 par le «énérateur d'impulsions synchronisées 1. î> temps entre df-ux impulsions synchronisées successives (temps de répétition) est dans ce 5 cas tel, qu'après l'écoulement du temps pendant lequel peuvent être reçues les impulsions d'écho, s'écoule encore un temps tH {temps mort1- avant l'émission d'une nouvelle impulsion synchronisée. Sur la figure 23 sont représentés les intervalles t , situés dans le temps mort et pendant. lesquels fonctionne la source de bruits 1,Jf et les intervalles T . situés 10 dans les intervalles t , dans lesquels est traité le bruit total dans le r circuit de mesure. La figure 2C montre les intervalles situés également dans le temps mort et dans lequel est traité uniquement le bruit du récepteur dans le circuit de mesure; la durée de cet interv:-.îl~ es* a..ssl T , La source de bruit *st mise en fonction à cf.jque périoce :; n 15 d'impulsions t au moyen d'un signal émis par l'unité -le cjntrôle „e temps 1? et appliqué via le conducteur 1 J-, Léo instants exacts de ces impulsions sont déterminés par l'unité de contrôle ae temps qui reçoit ces impulsions via le conducteur 1J. Le bruit du récepteur No respt. le bruit total Pc sont traité.* 20 dans le circuit de mesure à tour de rôle, L chaque période ae répétition d'impulsions durant le temps T. Si le détecteur utilisé dans le récepteur est un détecteur à sensibilité de phase, la probabilité que 1 ' échantillon de bruit d-tecté possède une valeur se trouvant entre la valeur de tension x et x +dx peut être exprimée par l'équation 1 x*^ 25 d P(x) = r— exp ( -)dx CV2tt et la probabilité que l'échantillon de : ruit détecté dépasse ur.e valeur de seuil déterminée par l'équation P(xl - —7= f exp (- -£—1dx c/PTÎ J ■ - .. . D-.ns ces équations .-n admet que le v»';,. çioye*. ir ;it h. la . 72 13819 2133904 La probabilité qu'-:. écnantill x. le oruit. total détecté et un échantillon d» bruit du récepteur dépasse lu valeur de seuil Ef peut- «Ttre exprimée J' i>. façon analogue par i' équation ai „ P(Fo) ^~F= f e*r' (- ~~'ix Gr V?TX J ? po E ?G~ t Po a> 2 P{No ! ^= f exp ) ix C V 2Tt v/ 2 I*: comparateur 1'' dor.t la tension de comparaison est en conformité avec la tension de seuil paraissant dans les équations ci-dessus, Cw»r.v»-r* !♦. les signaux de f rui t dépassant cette valeur de seui-1 fen impulsions de bruit standar Isées. Le circuit de mes.jre comporte en outre un premier ' 1 compteur 20 auquel sont appliquées les impulsions de bruit standarisées déduites du bruit du récepteur No et un deuxième compteur 21 auquel sont appliquées les impuisions Entre le comparateur 12 et le compteur 21 se trouvent deux circuits porte 20 22 et ?3 et entre ledit comparateur et le compteur 21, deux circuits porte 24 et 2-j. Le circuit porte 22 laisse passer, à chaque répétition d'Impulsion, jurant-un intervalle de temps X , les impulsions de bruit déduites du bruit du récepteur. ï,e circuit-porte 2- laisse passer chaque fois, après une période de répétition d'impulsion suivante, également durant un intervalle T, ?*î les impulsions de bruit déduites du bruit total. Les deux circuits portes 22 et 24 sont commandes nar l'unité de contrôle de temps 'y. Les circuits porte. et f'S sont bl ->quf»s lorsque le compteur de référence ?1 atteint ; un contenu, déterminé et ne. se rouvrent que lorsque les deux compteurs sont re,mish, zéro. Les in; ulsions d- bruit. que laissa passer le circuit porte 24 sont appliquées à ur. elrcui+ de seuil r^rlaci-. 2o. Celui-ci règl^ les valeurs de seuil fournies au comparateur de manière qu'en moyenne durant le temps X , un nombre fixe d'impulsions d^ bruit soit appliqué au compteur de référence. — r'". * '.Jt«'y«!ÈNiÂL> 72 13819 5 2133904 L'équation posée précédemment exprimant la probabilité '-lu' un. échantillon détecté au bruit total dépasse la valeur ou la probabilité qu'un échantillon du bruit total est converti en impulsion de bruit à appliquer au compteur de référence 21, peut être exprimé de nouveau dans 5 l'équation oo P(Po) = ^1— J exp (- | y^dy S °Po Vu que la valeur E^ est choisie de manière que dans le dit intervalle de temps T , un nombre spécifique {n} d'i.ip^lsipns de bruit soit appliqué en moyenne au compteur de référence, P(Po) est constant ou Et ' 10 -i- = a. °Po La constante a est déterminée par le fait qu*ocligatoirement r. impulsions de bruit apparaissent dans le temps "C . La probabilité qu'un échantillon détecté de bruit du récepteur dépasse la valeur E„ ou la probabilité ^u'-n u échantillon détecté du bruit du'récepteur soit converti en une impulsion 15 de bruit à appliquer au compteur 20 peut être exprimée par x'équation - 00 P(No) = - 1 J exp (- | y^)dy /FÎT °Po a*~ No Le contenu moyen du compteur 20, au moment où les deux compteurs sont bloqués, est inversement proportionnel au temps moyen entre deux échantillons successifs de bruit du récepteur dépassant la valeur de seuil. Les deux 20 compteurs sont bloqués lorsque le compteur 21 a atteint un contenu déterminé. Ce contenu est donc, lui aussi, forcément inversement proportionnel au temps moyen entre deux échantillons successifs de bruit total dépassant la valeur de seuil. Etant donné que le temps moyen entre deux échantillons de bruit successifs d'passant la valeur de se ail est inversement. 25 proportionnelle à la probabilité qu'un échantillon de bruit dépasse cette valeur de seuil, il s'en suit que le rapport entre le contenu noyen du BAD ORIGINAL 72 13819 6 2133904 10 compteur 20 (à indiquer par No-t) et le contenu du compteur 21 (h indiquer par Po-t) est égal au rapport entre P(No) et P(Po) ou No-t = Po-t x -f—-P(Pû) Il apparaît alors Que No-t est proportionnel à P(No); la constante de proportionnalité est déterminée par là-même par Po-t et P'Po). Si l'on transforme le rapport de la tension effective oo No-t = C. J exp(- ~ y?)dy k aans laquelle C est la constante de proportionnalité cl dessus nommée et k.a/13ir. y No(E) L'énergie effective du bruit total est ici la somme de l'énergie effective du bruit du récepteur No(E) et de l'énergie effective du bruit de la 15 source So(E). C'est pourquoi la contenu moyen du compteur 20 constitue une mesure pour le rapport entre l'énergie provenant de la source de bruits et l'énergie du bruit du récepteur. Or au compteur 20 est relié un système décodeur et indicateur ?7 pourvu a*une graduation étalonnée de manière que le contenu du compteur 20 20 fixe les bruits apparaissant dans le récepteur radar sur la dite graduation.. On remarquera qu'il convient que le contenu maximum du compteur de référence 21 soit assez grand pour que la dispersion dans le contenu du compteur 20 soit inférieur à une valeur choisie déterminée. Cette valeur doit être si petite que 1'Indication du contenu ou compteur 20, au lieu de son contenu moyen, puisse être considéré comme mesure du rapport entre So(E) et No(E) . La figure * représente 1«; contenu des compteurs 20 et 2Î en fonction du rapport entre No(E) et So(E;. On emploie & cet effet la graduation de ^'échelle qui, dans le cas où No(E)=So(E) donne comme 50 facteur de oruit ?2 dB. La situation dans laquelle No(E) le So(E; peut être réglée >:u moyeu d'un atténuateur régiaLle 15. bad original 72 13819 •7 I 2133904 La figure 4 montre en détail ur.e partie du circuit de mesure. Le compteur 21 est composé de quatre compteurs ae décades décimales codées en binaire 28, fJrj, 50 et _j1, le compteur 21, de trois compteurs de série de quatre bits 52, 3.5 et suivi de deux circuits bistables J-K *:> et 5 Les circuits porte 23 et 25 sont constitués chacun par un circuit bistable J-K. Tant que le compteur 21 n'a pas atteint son contenu maximum, les deux circuits porte 23 et 25 sont maintenus ouvert k l'aide a'un signal émis par le bistable jfc via le conducteur 57. Dès que le compteur 21 a atteint son contenu maximum, le bistable 3o bascule et transforme la 10 tension sur le compteur 37 de manière que les deux circuits porté 2j et 25 se bloquent. Le système décodeur et indicateur 27, relié au compteur PO comporte deux décodeurs binaires-décimales yi et fit, un décodeur 40 auquel sont reliés "nuit circuits bistables J-K 4'. à •+>-.. A la sortie de chacun de 15 ces circuits bistables se trouve une petite lampe qui s'allume si la sortie du circuit bistable en question possède la tension en valeur binaire. Le tableau lumineux est pourvu d'^ne graduation correspondante. Les compteurs de décader décimales codées en cinàire 50 et :' norr.p* ir.t les centaines respt. les milles; informations que le décodeur 40 traite de 20 manière que la portée du contenu est divisé en intervalles et qu'à chacun de ces intervalles correspond un circuit bistable à 4'rf relié au décodeur 40. L'allumage d'une des petites lampes d'un des circuits bistables afférent implique que le contenu du compteur 20 se trouve dans un Intervalle déterminé. Un signaî émis par le décodeur 40 ne peut faire basculer le 25 bistable que si un signal approprié lui est appliqué via le conducteur 4 >t ce dernier signal provenant de l'unité de contrôle de temps 17. Dans le cas où une mesure du facteur de bruit a été effectuée / et le résultat lu sur le tableau lumineux, les circuits-porte 23 et 25 peuvent de nouveau s'ouvrir, les compteurs 20 et ainsi que les circuits 30 bistables 55, 3^. 41 à 48 peuvent être remis à zéro pour passer à. la mesure suivante. La figure 5 montre en détail le circuit seuil de réglage 26. Sont également représenté sur cette figure les deux cirîîuits-por't 2? et ? cette fois présenté sous forme de porte NàND (non "et"). La sortie de 13 35 porte 24 est reliée à 1'invertisseur rv" faiss^nt. partie du circuit seuil de réglage. Ce circuit comporte en outre un registre à décalage 51. les invertisseurs 52 à le circuit additionneur 5 ' et l'intégrateur' pH. BAD ORIGINAL 72 13819 2133904 Le registre à décalage ^1 reçoit les impulsions de bruit standarisées déduites du bruit total dans i'intervalle de temps t et cela de telle manière que, si une seule impulsion de bruit durant le temps X est reçue, ton "0" apparaît à la sortie ^ du registre à décalage. Ceci se réalise du 5 fait que l'impulsion de bruit api liquée est employée comme Impulsion o'norlotce pour inscrire via le conducteur 60 la valeur binaire "0H dans le registre à décalage. Ce registre doit être su paravant ;nis .1 un. 'SI l'or, reçoit durant le temps X une deuxième impulsion de bruit, le "0H est décalé d'^ne place de sorte qu'un "0" apparait aux deux sorties CJ) et 10 61 du registre à décalage. Dans l'exécution ici décrite cinq impulsions de bruit au maximum peuvent être inscrites durant le temps X . Ceci est toutefois sans Importance vu que le circuit seuil, dans la présente exécutior., est conçu pour enregistrer en moyenne.deux impulsions de bruit par intervalle de temps X . Les tensions aux sorties du registre à décalage Ifj sont alors interverties, additionnées et appliquées à 1' intégrateur 5-8. Cet intégrateur est réglé de sorte que, s'il règne au point 62 une tension correspondant à deux impulsions de bruit reçues, c. à d., dans l'exemple présent, env. -^V , la tension de sortie de l'intégrateur reste constante ce qui évite une correction de la tension de réglage. Si au contraire 2" ie r.o.nore a'impulsions de bruit est supérieur à deux, il fait que la tension de seuil soit augmentée; l'écart ae la tension de sortie de 1'amplifica teur-additionneur par rapport à. -o V est alors une mesure pour le courant de correction de i'intégrateur. Dans la présente description on est parti d'un détecteur à 25 sensibilité de pihase c. à d. oU le bruit aoparait à l'entrée du circuit de mesure en répartition Gaussienne. On peut toutefois utiliser d'autres détecteurs dans le récepteur radar. Si p.ex. on emploie un détecteur linéaire, la probabilité qu'un échantillon de bruit détecté se trouve entre x et x+ ix, correspondant h. une répartition Rayleigh, est 50 représentée par l'équation 2 d P{x) = -2— exp(-'——)dx P 2 0 PC La probabilité qu' vj-. échantillon, de bruit total détectent un,échantillon ■ - du bruit du- récepteur détecté dépasse-; la valeur rie seuil -E ■» peut être SAJ ORIGINAL 72 13819 2133904 représentée par l'équation „ 2 P(Po) « exp{- -) P.( No ) = exp(- 2c E, Po 2 -) 20 No De la même manière que dans le cas où on emploie un détecteur à sensibilité de phase, on peut trouver, là aussi, que le contenu moyen du compteur 20 peut être représenté par No-t - C exp I - a" \ 'No(E) / et de ce fait le contenu du compteur 20 détermine le rapport entre l'énergie du bruit de source et celle du bruit du récepteur. Il est évident que dans 10 ce cas le même circuit de mesure peut être appliqué que dans le cas où le récepteur radar comporte un détecteur à sensibilité de phase et que seul le tableau lumineux doit être pourvu d'une autre graduation. Le circuit de mesure est alors indépendant du genre de détecteur employé et, de ce fait également indépendent du type de radar d'impulsions dans lequel il 15 est utilisé. ; Dans l'exécution ici décrite, le circuit de masure est relié au détecteur-auplificateur vidéo 10. L'application d'un circuit de mesure sur un niveau d'ondes de fréquence moyenne reste possible; il est toutefois possible que, dans ce dernier cas, le comparateur doit opérer d'une façon 20 nettement plus rapide. Pour terminer on remarquera que l'utilisation de i'un ou de l'autre compteur comme compteur de référence r.*est pas essentiel et qu'ii r.'est pas nécessaire de traiter à tour de rôle, dans le circuit de mesure, le bruit total respt. le bruit du récepteur. Toujours est-il que le temps total de 2~> comptage est suffisamment long, et, de ce fait, également le nombre de fois que, Jurant le temps T, le truit total respt. le cruit du récepteur puisse être traité, pour traiter p. ex» le bruit total avec cinq périodes de répétition d'impulsion consécutives et par la suite un même nombre de périodes d*"impulsion le bruit du récepteur. Dans ce dernier cas il convient que l'or. 30 soit assuré que l'amplificateur de fréquences moyennes dans le récepteur- radar reste suffisamment constant pendant au moins dix périodes- cenréeu&lras. BAD ORIGINAL 72 13819 2133904 Ç_?_Y_?_^.Ç_îJLâ-I-L9JL5 1. Circuit de mesure de facteur de bruit pour déterminer les bruits apparaissant au récepteur d'an système radar de réception en service, caractérisé en ce que le dit circuit comporte un comparateur relié au récepteur radar, auquel comparateur sont appliqués à chaque période de répétition d'impulsion et dans l'intervalle de temps de non réception d'échos, à tour de rôle ou pratiquement à tour de rôle, le bruit du récepteur respt. la somme du bruit du récepteur et des signaux de bruit provenant d'une source de bruits de haute fréquence, reliée à l'entrée du récepteur radar, le comparateur convertissant par ailleurs les signaux de bruit reçus, dépassant une valeur de seuil déterminée,en impulsions de bruit standarisés; le dit circuit de mesure est pourvu d'un premier compteur auquel sent appliquées les impulsions de bruit déduites des bruits du récepteur et d'un deuxième compteur auquel sont appliquées les impulsions déduites de la somme des bruits du récepteur et les signaux de bruit provenant de la source de bruits, alors qu'un des compteurs fonctionne conuie compteur de référence dans ce sens que, dans le cas où le compteur de référence a atteint un contenu déterminé et qu'ensuite les deux compteurs sont bloqués, le rapport du contenu des compteurs détermine le rappbrt entre la puissance du bruit du récepteur et celle des signaux de bruit provenant de la source de bruits; le circuit comporte en outre un système décodeur et indicateur relié au compteur ne fonctionnant pats comme compteur de référence et pourvu d'une graduation telle que le contenu du compteur en dernier nommé fixe sur ladite graduation le bruit apparaissant dans le récepteur radar. 2. Circuit de mesure de facteur de bruit selon la revendîaticm caractérisé en ce qu'entre le comparateur et le premier compteur se trouve un prensier circuit-porte et. entre le comparateur et le deuxième compteur, un deuxième circuit-porte et que le circuit de mesure est pourvu en outre •l'on unité de contrôle de temps qui, à chaque période de répétition d'impulsion, dans une période exempte de réception d'impulsions d'échos pendant un temps défini 'net en fonction la source de bruit et* également, durant un temps -de comptage situé dans l'intervalle pendant lequel la sounee de bruits fonctionne, provoque ia fermeture du premier circuit-porte et BAD OR/G/NAL 72 13819 2133904 11 l'ouverture du deuxième circuit-porte et, fois, pendant une période de répétition d'impulsion suivante, l'ouverture du premier et la fermeture du deuxième circuit-porte pendant un temps correspondant au temps de comptage ci-dessus nommée. 5 3. Circuit de mesure de facteur de bruit selon la revendication 2, caractérisé en ce que le deuxième compteur fonctionne comme compteur de référence et se trouve entre le premier respt. le deuxième circuit-porte et le premier, respt. le deuxième compteur ->n troisième, respt. un quatrième circuit,-porte, alors, qu'après un contenu déterminé, atteint 10 par le compteur de référence, le troisième et quatrième circuit-porte 3« ferment et ne se rouvrent que lorsque les deux compteurs sont remis à zéro. 4. Circuit de mesure de facteur de bruit selon la revendication caractérisé en ce que les impulsions de bruit ayant passées le deuxième 15 circuit-porte, sont appliquées à un circuit seuil de réglage qui règle la tension de seuil fournie au comparateur, de telle sorte qu'un nombre défini d'impulsions de bruit soit appliqué en moyenne par temps de comptage au compteur de référence. BAD ORIGIHÂL