Brevet FR2159375A1 — publié le 19730622

La présente invention concerne l'émission de radiations électromagnétiques. L'expression "radistions électromagnétiques" désigne dans le présent mémoire les ondes radio-électriques, les ondes radar, les radiations infrarouges, a lumière visible'et les radiations ultraviolettes. L'invention concerne plus précisément, mais nor exclusivement, la transmission de radiations électromagnétiques ayant une caractéristique de direction qui ne peut être détecte qu'à l'aide d'un code prédéterminé connu. Ainsi, un guidage secret peut autre assuré, et les messages transmis sont incompréhen- sibles pour ceux qui ne se trouvent pas en direction bien déterminée par rapport à l'émetteur ou qui ne possèdent pas le code. Cette dernière caractéristique peut être utilisée dans un radar identificateur. les radars identificateurs connus présentent deux risques, d'une part qu'un ennemi puisse intercepter le code d'interrogation, et, en le copiant, puisse commander à tous les émetteurs-récepteurs asservis par impulsions, ou transpondeurs, de révéler leur position, et, d'autre part, que l'enne- mi puisse intercepter la réponse à l'interrogation et connaisse ainsi la réponse convenable lui permettant de passer pour un ami. L'invention concerne un procédé perfectionné d'émis- sion de radiations électromagnétiques et un dispositif mettant en oeuvre un tel procédé. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la transmission des radiations électromagnétiques comprend la transmission de radiations modulées suivant un dessin à variance spatiale tel qu'il comporte une région relativement petite (comparée à l'espace total atteint par la transmission) dans laquelle la transmission peut être déchiffrée à l'aide d'un code prédéterminé permettant l'obtention des informations voulues, des radiations qui se trouvent à l'extérieur de ladite région étant telles qu'il est impossible d'obtenir à partir d'elles les informations voulues. les radiations qui se trouvent à l'extérieur de ladite région peuvent comprendre des signaux de bruit, mais elles sont de préférence telles que le déchiffrago ou les tentatives de déchiifrage de la transmission donnent un résultat incompréhen- sible ou erroné, la modulation de la transmission étant telle que ladite région ne puisse être identifiée à partir des radiations sans la connaissance du code. Un tel procédé peut comprendre une transmission de deux faisceaux qui se recouvrent, modulés en amplitude, de façon différente, mais reliés de manière à créer une région qui est ladite région citée, dans laquelle les deux faisceaux stajoutent en donnant des ondes comportant une modulation déchiffrable, alors que l'espace environnant contient des ondes indéchiffrables. La transmission peut titre telle que les signaux dans ladite région sont des signaux de guidage, par exemple des signaux de ligne de vol ou des signaux dtinterrogation d'un radar identificateur.Dans ce dernier cas, un transpondeur peut répondre en émettant un signal dont le contenu dépend de celui du signal d'interrogation, par exemple par une modification ou un réarrangement d'un signal aléatoire transmis dans le signal d'interrogation. Selon un second mode de réalisation de l'invention, un émetteur de radiations électromagnétique comprend un émetteur de -radiations mod.ulées suivant un dessin à variance spatiale tel outil forme une région relativement petite, comparée à l'espace total atteint par les radiations, dans laquelle la transmission peut entre déchiffrée à l'aide d'un code prédéterminé permettant l'obtention d'informations voulues, les radiations qui se trouvent à àl'extérieur de ladite région étant telles que l'obtention de ces informations est impossible. les radiations face à l'extérieur de ladite région peuvent autre des signaux de bruit, mais, de préférence, elles sont telles que le déchiffrage ou la tentative de déchiffrage conduit à un résultat incompréhensible ou erroné, le dessin de la transmission étant tel que ladite région ne puisse pas être distinguée sans la possession et l'utilisation dudit code t prédéterminé. l'émetteur peut comprendre un dispositif émettant deux faisceaux qui se recouvrent et qui sont modulés en ampli tude de façon différente, de manière à créer une région dans la quelle les deux faisceaux staJoutent en donnant des ondes trans portant une modulation déchiffrable, alors que dans l'espace environnant, les ondes ne sont pas déchiffrables. le dispositif qui émet deux faisceaux qui se recouvrent peut comprendre un propagateur de radiations à double alimenta tion, par exemple un réflecteur paraboloide ou une lentille, chaque alimentation étant légèrement décalée de l'axe du propaga teur, de manière que, lors de ltutilisation, deux faisceaux non coaxiaux, mais se recouvrant, soient émis, de manière que la ré gion de recouvrement forme ladite région précitée ; l'ensemble assure de plus l'introduction au niveau d'une alimentation de la somme algébrique des informations voulues et des informations incompréhensibles ou erronées, et à l'autre alimentation, la différence algébrique des informations voulues et des informa tions incompréhensibles ou erronées, si bien que ladite région (qui contient la combinaison additive des faisceaux propagés par les deux alimentations et dans laquelle les informations incompréhensibles ou erronées sont soustraites et pratiquement annulées) contient pratiquement uniquement les informations voulues. Bn hyperfréquence, le propagateur peut comprendre deux pavillons. Dans une variante, notamment aux fréquences intérieures aux hyperfréquences, l'émetteur peut comprendre un réseau dipolaire, par exemple des antennes du type Adcock. les alimentations peuvent être assurées par introduction dans un réseau hybride à quatre caneaux des informations voulues sous forme d'un signal dsentrée, les informations incompréhen sibles ou erronées constituant l'autre entrée, les deux sorties du réseau étant les signaux somme et différence transmis aux alimentations. Dans une variante, une porteuse commune peut titre convenablement modulée, de manière qu'elle forme les deux alimentations. Dans cette variante, le générateur haute fréquence peut alimenter deux pavillons ou d'autres émetteurs dSorfle en hyper fréquence par l'intermédiaire de modulateurs respectifs comman- dés par les deux sorties d'un enroulement hybride dont les entrées sont respectivement les informations voulues et les informations incompréhensibles ou erronées. les informations incompréhensibles ou erronées peuvent comprendre un signal aléatoire ou pseudo-aléatoire transmis par une source convenable. Dans un troisième mode de réalisation, l'invention concerne un radar identificateur comprenant un interrogateur qui transmet un dessin à variance spatiale qui est tel qu'il forme une région relativement petite, comparée à ltespace total atteint par les radiations, dans laquelle l'émission représente une interrogation convenable, le dispositif étant tel que, lors de l'utilisation, un transpondeur placé dans ladite région puisse déterminer la validité de l'interrogation à l'aide d'un code prédéterminé et puisse transmettre une réponse codée valable, le dessin d'émission et le transpondeur étant tels qu'à l'extérieur de la petite région, le transpondeur n'émeut pas de réponse, car il possède uniquement le code, le dessin étant par ailleurs apparemment sensiblement le mEme que dans ladite région. Dtautres caractéristiques et avantages de ltinvention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé, sur lequel : la figure t est un schéma d'un premier mode de ré li- sation d'un émetteur selon ltinvention ; la figure 2 est un diagramme polaire du dessin d'émis- sion de l'émetteur de la figure I ; la figure 3 est un schéma dtun second mode de réalisation d'émetteur ; et la figure 4 est un diagramme polaire du dessin d'émission du dispositif de la figure 3. La figure 1 représente schématiquement un émetteur dans lequel une antenne non représentée transmet deux faisceaux qui se recouvrent à partir de deux pavillons 10 et 12, comme dans le cas des dispositifs de guidage et des radars fixes à antenne fendue. Le rayon-vecteur 15, le long duquel les faisceaux ont des intensités égales peut être appelé la ligne de visée de l2émetteur. Comme dans d'autres dispositifs, les faisceaux peuvent titre introduit s indépendamment en deux modes, un mode additif produisant un dessin d'addition ayant la caractéristique d'un faisceau unique légèrement plus large que autre des faisceaux, et un mode soustractif produisant un dessin différent qui a la caractéristique de présenter deux faisceaux séparés de part et d'autre de la ligne 13, en donnant des radiat.ions d'intensité nulle sur la ligne 13. es deux faisceaux séparés de part et d'autre de la ligne 13 ont la même modulation, mais si l'démission est cohérente, ils sont en opposition de phase).Tes signaux convenablement codés passent alors dans le dessin d'addition, et les informations aléatoires passent dans le dessin soustractif, sous une forme telle que, après addition au dessin additif (comme dans le cas d'une distance variable de la ligne 13) les signaux erronés soient produits avec les mêmes caractéristiques générales de modulation que les signaux de la ligne de visée, si bien qurils ne peuvent pas être distingués facilement des signaux réels sans la connaissance du code lui-meme. Cette caractéristique peut Outre obtenue de diverses manières, parmi lesquelles la manière préférée comprend la modulation en amplitude de chacun des faisceaux (à la même fréquence) par les signaux convenablement codés en phase, et par des signaux aléatoires en opposition de phase. De cette manière, la totalité de l'espace recouvert par l'émission contient les signaux convenablement codés mais brouillés par les signaux aléatoires, de façon plus ou moins importante, sauf le long de la ligne de visée sur laquelle les signaux aléatoires s'annulent. Comme représenté sur la figure 1, on obtient cette caractéristique à l'aide d'un premier générateur hyperfréquence 14 qui crée ltinformation voulue sous forme convenable, et un second générateur hyperfréquence 16 qui crée les signaux d'er regur. l'es sorties des générateurs 14 et 16 sont reliées aux deux entrées dSun circuit hybride 18 en T. Les deux sorties du circuit 18, qui sont les signaux somme et différence néces saires, parviennent aux pavillons 10 et 12, dSóù ils sont émis sous forme du dessin nécessaire à variance spatiale. Le diagramme polaire d'un tel dispositif est représenté sur la figure 2. Le dessin additif est représenté en trait plein, et le dessin soustractif en traits interrompus. (Orz a supprimé des petits lobes -du dessin de la figure 2 par raison de simplicité). La figure 3 représente une variante de l'émetteur de la figure 1. Dans ce cas, un générateur haute fréquence 20 alimente les deux pavillons 10 et 12. Sur-chacun des circuits, entre le générateur 20 et les pastillons 10 et 12,est disposé un modulateur hyperfréquence 22, 24. Un enroulement hybride 26 (ou un autre mélangeur convenable de signaux) reçoit à ses deux entrées une forme d'onde de modulation codée, provenant d2un générateur 28 de signal de code et une forme d'onde de modulation formant cache, provenant d'un générateur 30 de signaux aléatoires ou pseudo-aléatoires convenablement programmés. Les deux sorties de l'enroulement 26 commandent les modulateurs 22 et 24 qui assurent l'émission du dessin voulu de radiations. La figure 4 représente le diagramme polaire des pavillons 10 et 12 du dispositif de la figure 3. Le diagramme polaire du pavillon 10 est représenté en trait plein et celui du pavillon 12 en traits interrompus. Un avantage potentiel du dispositif de la figure 3, par rapport à celui de la figure 1,est que les signaux codés peuvent entre créés à des fréquences inférieures aux hyperfréquences, et éventuellement aux fréquences acoustiques. On va maintenir décrire, à titre d'esemple, un procédé de codage des signaux transmis. On suppose que les deux faisceaux peuvent transmettre chacun un certain nombre de signaux ayant plusieurs niveaux plus ou moins également espacés. On suppose alors que les signaux codés sont transmis par une série de paires dtiepulsions comprenant un.e impulsion suivie par une autre analogue ou d'amplitude supérieure (indépendamment du signe) représentant un "1", ou une impulsion suivie par une autre d'amplitude inférieure, représentant un O". Les amplitudes réelles sont ré parties de façon aléatoire par ailleurs. Un signal aléatoire codé d'erreur est transmis dans le de sain de différence rar exemple, Si les niveaux utilisés pour les dessins de somme et de différence (en unité arbitraire) varient chacun entre 1 et 10, le choix de l'addition ou de la soustraction des dessins de somme et de différence étant aléatoire, et si le code d2inter- rogation a huit bits est par exemple 10011100, les huit paires d'impulsions émises par les deux faisceaux peuvent être :: Numéro de Code d'in- Impulsions Code Impulsions Impulsions Impulsions la paire terroga- d'interro- d'erreur d'erreur tranmises transmises d'impul- tion gation sur un sur l'ausion faisceau tre faisceau 1 1 +1, +4 1 +3,-4 +4,0 -2,+8 2 0 +7,+4 0 +4,+3 +11,+7 +3,+1 3 0 +5,+3 1 +8,+9 +13,+12 -3,-6 4 1 +4,+5 0 +10,-4 +14,+1 -6,+9 5 1 +1,+9 0 -9,+6 -8,+15 +10,+3 6 1 +1,+3 1 +7,-7 +8,-4 -6,+10 7 0 +8,+5 1 +2,-8 +10,-3 +6,+13 8 0 +9,+3 1 -1,+9 +8,+12 +10,-6 ("+" représente des signaux "en phase" et "-" "en opposition de phase") Pour un azimut où les dessins additif et soustractif s'ajoutent également (car ils se trouvent à peu près à la moitié de la largeur d'un faisceau à partir de la ligne de visée 13) ou lorsque le dessin soustractif a une amplitude égale au quart du dessin additif (par exemple à environ un quart de la lageur du faisceau par rapport à la ligne 13), les amplitudes relatives reçues, une fois normalisées à une valeur maximale de 10, sont les suivantes : Paire (Add.)+(sous.) Code équi- 4x(Add.)+(Sous.) Code équi N 2 valent 5 valent I +2,0 0 +1,4,+2,4 1 2 +5,5,+3,5 0 46,4,+3,8 0 3 +6,5,+6,0 0 +5,6,+4,2 O 4 +7,0,+0,5 0 +5,2,+3,2 0 5 -4,0,+7,5 i -1,0,+8,4 1 6 +4,0,-2,0 0 +2,2,+1,0 0 7 +5,0,-1,5 0 +6,8,+2,4 0 8 +4,0,+6,0 1 +7,0,+4,2 0 Il faut noter qu'aucun des codes ci-dessus ne correspond au code d'interrogation. En pratique, pour éviter la possibilité d2éclaircissement du code par reconnaissance de deux systèmes distincts de gradins commensurables entre les amplitudes différentes correspondant aux dessins soustractif et additif, les dimensions des gradins entre les niveaux peuvent elles-mêmes varier de façon aléatoire. Il est évident que ltinvention convient à divers circuits différents du circuit décrit, dont certains donnent une sécurité encore accrue. Ainsi, on peut utiliser deux dessins au moins d'antennes, dans la mesure où celles-ci sont alimentées de manière à donner le mode convenable sur une ligne de visée et les codes erronés dans les autres directions. l'e code peut être contenu dans une modulation de fréquence ou de phase de la porteuse. Deux tonalités différentes peuvent être transmises constamment, leur amplitude instantanée relative ou absolue remplaçant les transmissions d'impulsions codées en amplitude, comme décrit.De plus, dans la mesure où le dessin de radiations en dehors de la ligne de visée brouille le code, il n'est pas nécessaire que celui-ci soit combiné avec le code véritable pour former un code possible, bien quterroné. On va maintenant décrire un mode de réalisation de l'in Invention appliqué à un radar identificateur, comportant un interrogateur, par exemple un émetteur à terre, et un transpondeur, par exemple placé dans un aéronef. Le transpondeur est préalablement programmé à 11 aide de deux codes secrets, un code drinterrogation et un code de réponse. Ces deux codes peuvent être identiques, mais ils peut être avantageux qu'ils soient différents, et il peut autre souhaitable que l'appareil comprenne plusieurs codes pour chaque relue, permettant le transport d'informations supplémentaires dans la réponse ou dans l'interrogation. En fait, l'interrogation comprend deux codes dont l'un est le code d'interrogation qui authentifie ltinterrogation- (sans laquelle aucune réponse n'est donnée), l'autre étant un dessin ou un nombre aléatoire. Be transpondeur interrogé transmet alors sa réponse en additionnant le code convenable au dessin ou au nombre aléatoire reçu, ou en dérivant d'une autre manière la réponse convenable dtune combinaison prédéterminée du code secret de réponse et du dessin ou du numéro reçu d'interrogation. De cette manière, une réponse, écoutée par un tiers, ne révèle pas un code, car ctest uniquement la réponse convenable à une interrogation qui n'a pas été identifiée par l'ennemi.Pour que l'ennemi ne puisse pas interroger avec tous les codes possibles dtinterrogation jusqutà l'obten- tion d'une réponse, le transpondeur peut comprendre un circuit qui, pour chaque code erroné dtinterrogation, accroît ltin- tervalle de temps entre les réponses et avertit un opérateur qui est Interrogé de façon erronée. De cette manière, l'ennemi doit disposer d'un temps si long qutil lui devient impossible de découvrir le code de façon empirique. Une autre éventualité concerne la variation aléatoire du code de brouillage d'une interrogation à l'autre du mEme interro gateur, ou, dans le cas où le nombre dtinterrogateurs en service est important, le code peut être fixe dans un interrogateur, mais il peut varier de façon aléatoire d'un interrogateur à l'autre. L'invention a été décrite en référence à un radar interrogateur (d'un ensemble air-air, sol-air ou sol-sol), mais elle s'applique à des dispositifs de guidage de sécurité ou à toutes tortes d'antres dispositifs. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs, sans pour autant sortir du cadre de l'invention, qui est défini dans les revendications annexées. REVENDICATIONS lc Procédé démission de radiations électromagnétiques, caractérisé en ce qu'il comprend l'émission de radiations électromagnétiques modulées suivant un dessin à variance spatiale tel qu'il forme une région relativement petite (comparée à l'espace total atteint par l'émission), dans laquelle l'é- mission peut être déchiffrée à l'aide d'un code prédéterminé, permettant 12 obtention des informations voulues, les radiations à l'extérieur de ladite région étant telles qu'il est impossible d'obtenir les informations voulues. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les radiations à ltextérieur de ladite région sont des signaux de bruit. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les radiations à l'extérieur de ladite région sont telles que le déchiffrage ou la tentative de déchiffrage de l'émission donne des informations incompréhensibles ou erronées, la modulation de l'émission étant telle que ladite région ne peut pas entre identifiée à partir des radiations sans connaissance du code. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications pre- cédentes, caractérisé en ce qu'il comprend l'émission de deux faisceaux qui se recouvrent et qui transmettent des modulations d'amplitudes différentes mais reliées, de manière à former une région qui est ladite région relativement petite, dans laquelle les deux faisceaux stajoutent en donnant des ondes résultantes transmettant une modulation déchiffrable, alors que l'espace disposé autour de ladite région contient des ondes indéchiffra bles. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'émission est telle que les signaux sont des signaux de guidage, par exemple de lignede vol. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'émission est telle que les signaux dans ladite région sont les signaux d'interrogation d'un radar identificateur. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend la réponse au signal d'interrogation à une émission dont le contenu dépend du contenu du signal dtinterro- gation. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'émission dont le contenu dépend de l'interrogation est un réarrangement ou une modification d'un signal aléatoire faisant partie du signal d'interrogation. 9. Emetteur de radiations électromagnétiques, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif émettant des radiations électromagnétiques modulées/suivant un dessin à variance spatiale tel qutil existe une région relativement petite, comparée b l'espace atteint par l'émission, dans laquelle la transmission peut être déchiffrée à l'aide d'un code prédéterminé sous forme dtinformations voulues, les radiations à l'extérieur de ladite région étant telles que l'obtention des informations voulues est impossible. 10. Emetteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les radiations à l'extérieur de ladite région sont des signaux de bruit. 11. Emetteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les radiations à l'extérieur de ladite région sont telles que le déchiffrage ou la tentative de déchiffrage de l'émission donne des informations incompréhensibles ou erronées, le dessin de l'émission étant tel que ladite région ne peut pas entre distinguée sans possession et utilisation du code prédéterminé. 12. Emetteur selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le dispositif d'émission comprend un émetteur de deux faisceaux qui se recouvrenQbt qui ont des modulations différentes d'amplitude, de manière qutils créent une région dans laquelle les deux faisceaux s'ajoutent en donnant des ondes transportées à une modulation déchiffrable, alors que dans l'espace compris autour de la région, les ondes ne sont pas déchiffrables. 13. Emetteur selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'émetteur de deux faisceaux qui se recouvrent comprend un propagateur de radiations à double alinerltation, chaque alimentation étant légèrement décalée de l'axe du propagateur, de manière que, lors de l'utilisation, l'appareil transmette deux faisceaux non coaxiaux qui se recouvrent, la région de recouvrement formant ladite région relativement petite, émetteur comprenant, de plus, un dispositif transmettant à une alime.l- tation la-somme algébrique des informations voulues et des informations incompréhensibles ou erronées, et, à l'autre alimen- tation, la différence algébrique des informations voulues et des informations incompréhensibles ou erronées, de manière que ladite région relativement petite, qui contient la combinaison additive des faisceaux propagés par les deux alimentations et dans laquelle les informations incompréhensibles ou erronées sont soustraites et s'annulent en grande partie, contienne pra tiquement uniquement les informations voulues. 14. Emetteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que les signaux d'alimentation proviennent dtun réseau hybride à quatre canaux, ayant les informations voulues à une entrée et les informations incompréhensibles ou erronées à autre entrée, les deux sorties du réseau étant les signaux somme et différence transmis comme signaux d'alimentation. 15. Emetteur selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'un signal à porteuse commune est modulé, de manière qu'il donne les signaux d'alimentation. 16. Emetteur selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'un générateur haute fréquence alimente deux pavillons ou deux autres dispositifs dtirradiation en hyperfréquence, par ltintermédiaixe de modulateurs, les modulateurs étant commandés par les deux sorties d'un enroulement hybride dont les entrées reçoivent respectivement les informations voulues et les informations incompréhensibles ou erronées. 17. Emetteur selon l'une quelconque des revendications 9 à 16, caractérisé en ce que les informations incompréhensibles ou erronées sont formées par un signal aléatoire ou pseudoaléatoire. 18. Radar identificateur, caractérisé en ce qutil comprend un interrogateur qui émet dans un dessin à variance spatiale tel qu'il existe une région relativement petite, comparée à l'espace totale atteint par l'émission, dans laquelle l'émission représente une interrogation convenable, le radar étant tel qu'un transpondeur placé dans ladite région peut déterminer la validité de l'interrogation à l'aide d'un code prédéterminé et transmet une réponse codée convenable, le dessin et le transpondeur étant tels que, à l'extérieur de ladite région, le transpondeur ne répond pas, car il possède seulement le code, le dessin étant par ailleurs apparemment sensiblement le même que dans ladite région. 19. Radar selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'interrogateur comprend un émetteur selon l'une quelconque des revendications 10 à 17.