Brevet FR2177617A1 — publié le 19731109

L'invention se rapporte à un dispositif de verrouillage en phase dans un radar cohérent à impulsions utilisant un émetteur à source du type "état solide" et à réception hétérodyne. Dans un tel radar utilisant par exemple un module émetteur à diode à effet Gunn, il est prévu en général deux oscillateurs locaux à ondes entretenues fonctionnant à des fréquences différentes, l'un servant d'oscillateur local de réception et l'autre d'oscillateur de verrouillage par injection du module émetteur. La différence de fréquence entre ces deux oscillateurs est égale à la fréquence intermédiaire utilisée et les signaux video de réception sont obtenus par détection de phase avec un oscillateur auxiliaire à cristal à tres haute stabilité fonctionnant à la fréquence intermédiaire. Un inconvénient de ce systeme est que les signaux de l'oscillateur de verrouillage par injection risquent, en dehors des durées d'émission, d'être transmis vers l'antenne apres réflexion dans le ou les modules ver- rouillés et de rendre ainsi la détection des échos utiles très difficile. Un objet de la présente invention est de remédier à cet inconvénient en supprimant la production de signal par l'oscillateur de verrouillage par injection pendant la partie de chaque période de répétition consacrée à la réception des échos. D'autre part, pour obtenir une réception cohérente, il est nécessaire qu'il existe une relation de phase constante, au moins à court terme, entre les deux oscillateurs locaux de réception et de verrouillage par injection à l'émission. Pour cela, on utilise habituellement une boucle de verrouillage de phase comprenant une série d'éléments identiques à ceux utilisés dans le récepteur du radar0 Un autre objet de l'invention est donc de simplifier le radar, en mettant à profit le fait que la boucle de verrouillage n'a pas besoin de fonctionner pendant la période utile de réception des échos, en utilisant une partie du récepteur suivant un système de partage dans le temps. Selon l'invention, le dispositif de verrouillage en phase pour radar cohérent à impulsions comprenant un récepteur hétérodyne, qui comporte un oscillateur local stable à ondes entretenues, et un émetteur verrouillé par injection d'un signal fourni par un deuxieme oscillateur, dont la phase est asservie à celle de l'oscillateur local stable à l'aide d'une boucle de verrouillage de phase, est caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens pour utiliser au moins une partie du récepteur du radar alternativement pour ia réception des échos puis pour le contrôle de la phase du deuxième oscillateur par intégration de ladite partie dans la boucle de verrouillage de phase. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparattront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints où - La figure 1 représente schématiquement un radar cohérent selon une carac téristique de l'invention, - La figure 2 montre des diagrammes explicatifs, - La figure 3 représente le schéma d'un radar selon l'invention, - La figure 4 représente schématiquement une variante de réalisation du radar de la figure 3. Le radar représenté sur la figure 1 comprend de manière connue une antenne 1, un circulateur 2 reliant l'antenne au récepteur et à ltémetteur, un émetteur comportant ici deux modules à diode à effet Gunn 3 et 4 connectés en série par l'intermédiaire de deux circulateurs 5 et 6 et commandés en impulsions à l'aide de deux modulateurs 7 et 8 synchronisés par un signal A fourni par un circuit de commande 10. Selon la technique connue, les modules à diode à effet Gunn sont verrouillés en phase par injection d'un signal fourni par un oscillateur 9, ce signal verrouillant le module 4 dont le signal de sortie à l'émission vient à son tour verrouiller le module 3.On a pris le cas de deux modules mais on peut en utiliser davantage, suivant la puissance finale désirée, le but poursuivi étant d'obtenir pour chaque module un rapport convenable entre la puissance de verrouillage par injection et la puissance fournie. D'autre part, le radar comprend un récepteur comportant de manière connue un oscillateur local 12, un mélangeur 18, deux amplificateurs 19 et 21 à fréquence intermédiaire séparés par un filtre passe-bande centré sur la fréquence intermédiaire fi, le deuxième amplificateur 21 par exemple ayant un gain variable commandé par l'entrée 24, un détecteur de phase 22 fournissant les signaux video utiles sur sa sortie 23 etun oscillateur à fréquence intermédiaire 16 à très haute stabilité, par exemple un oscillateur à cristal. L'oscillateur local 12 est un oscillateur stabilisé fournissant un signal à la fréquence fo. Pour avoir une réception cohérente, le deuxième oscillateur 9 qui fixe la fréquence d'émission fo + fi doit avoir la même qualité de stabilité. Dans ce but, il est incorporé dans une boucle de verrouillage de phase comprenant un mélangeur 13 recevant les signaux des deux oscillateurs par l'intermédiaire de coupleurs, un amplificateur à fréquence intermédiaire 14, un détecteur de phase 15 qui compare le signal obtenu avec le signal de l'oscillateur de référence 16 à fréquence intermédiaire et un amplificateur 29 de signal d'erreur dont le signal de sortie vient commander la phase de l'oscillateur 9 en cas de variation de la cohérence entre les oscillateurs 12 et 9.Si par exemple, l'oscillateur 9 est un oscillateur à ondes entretenues à diode a effet Gunn accordé par varactor, le signal d'erreur comsande l'accord du varactor, Tout ce qui vient d'être décrit en supposant que les oscillateurs sont à ondes entretenues est connu dans son ensemble. Cependant, comme on l'a signalé dans le préambule, le fait que ltoscillateur 9 fonctionne en ondes entretenues se traduit par une émission de puissance non négligeable entre les impulsions. En particulier avec des modules émetteurs à diode à effet Gunn, lorsqu'ils n'émettent pas, c'est-à-dire lorsque les diodes ne sont pas alimentées entre les impulsions, les modules se comportent comme des cavités désadaptées et réfléchissent l'onde émise par l'oscillateur 9 qui peut ainsi parvenir à l'antenne pratiquement sans atté nutation. Ceci peut amener des erreurs importantes, particulièrement dans le cas de radars de surveillance du sol. Pour éviter cela, on prévoit de moduler en impulsions l'oscillateur 9 à l'aide d'un modulateur ll synchronisé par un signal B fourni par le circuit de commande 10, cependant qu'un interrupteur à diode 17 commandé par le signal B est placé à l'entrée du récepteur. Le fonctionnement est le suivant en se reportant également aux diagrammes de la figure 2. On met à profit le fait que toute la période de répétition n'est pas utilisée pour la détection d'échos et qu'en fait la portée du radar est limitée par l'utilisation d'une partie seulement de la période de répétition pour la réception. On arrête donc le fonctionnement de l'oscillateur 9 à la fin tO de l'impulsion d'émission (signal A de la figure 2) et on ne le remet en marche qu'au temps tl (signal B) correspondant à la portée limite du radar. L'oscillateur 9 sera de nouveau arrêté au temps t2 = tO + T (T, période de répétition du radar), fin de l'impulsion d'émission suivante. Ainsi, il ne peut y avoir interférence entre les échos utiles et le signal de fuite dû à l'oscillateur 9. L'intervalle de temps entre tl et t2 - ( sert au démarrage de l'oscillateur et à la mise en action correcte de la boucle de verrouillage de phase de façon qu'au temps t2 -( , la cohérence soit bonne entre les deux oscillateurs lo caux. On a constaté qu'un temps de l'ordre de 20y s était suffisant pour ob- tenir une cohérence correcte. Pour éviter tout risque d'erreur due aux fuites de l'oscillateur 9 lorsqu'il est remis en marche, un interrupteur à diode 17 commandé par le signal B isole le récepteur pendant l'intervalle de temps non intéressant entre tl et t2. Bien cntendu, l'arrêt de l'oscillateur 9 peut avoir lieu juste à la fin de l'impulsion d'émission ou très légèrement avant. Compte-tenu de ce mode de fonctionnement, on a pensé mettre à profit, selon l'invention, le fait que, lorsque la boucle de verrouillage de phase fonctionne, le récepteur, lui, n'est plus utilisé pour détecter des échos reçus. Selon l'invention, on utilise donc le récepteur ou plutôt une partie de celui-ci pour constituer une partie de la boucle de vérrouillage de phase suivant un système d'utilisation en partage dans le temps d'où une importante économie de moyens et une simplification. Le schéma d'un tel radar est représenté sur la figure 3. Les mêmes numéros ou lettres de référence renvoient dux mêmes éléments que dans les figures précédentes. En amont du mélangeur 18 et en aval du détecteur de phase 22 sont disposés deux commutateurs 25 et 26 commandés par le signal B. Pendant l'intervalle de temps suivant immédiatement la fin de chaque impulsion émise (entre tO et tl par exemple), l'entrée du récepteur est reliée par le commutateur 25 au circulateur 2 et les signaux video du détecteur de phase 22 sont envoyés à la sortie 23 par le commutateur 26. Au temps correspondant à la fin de la période de réception utile (temps tl), l'oscillateur 9 est mis en marche pendant que les deux commutateurs 25 et 26 sont commutés de façon à intégrer dans la boucle de verrouillage de phase les éléments 12, 18, 19, 20, 21, 22 et 16 du récepteur. Le commutateur 25 interdit d'autre part toute interférence entre la boucle de verrouillage et les signaux éventuellement reçus de l'antenne. Naturellement, il existe d'autres moyens de fournir le signal de l'oscillateur 9 à la boucle de verrouillage de phase que celui représenté à la figure 3. Par exemple, la figure 4 représente le schéma partiel d'une variante dans laquelle le signal de l'oscillateur 9 est fourni par l'intermédiaire d'un coupleur directionnel 28 à la boucle de verrouillage qui, lorsqu'elle fonctionne, est isolée du circulateur 2 par un simple interrupteur 27 à diode identique à l'interrupteur 17 de la figure 1. Ceci permet d'éviter l'emploi d'un commutateur hyperfréquence spécial. I1 est également possible pour des équipements simplifiés et peu comateux, n' exigeant pas de hautes performances, de supprimer toute liaison spéciale entre l'oscillateur 9 et la boucle de verrouillage en utilisant la puissance de fuite passant par le circulateur 2 vers Ie récepteur et en supprimant l'interrupteur å l'entrée du récepteur ce qui supprime le découplage entre antenne et boucle de verrouillage. Dans tous les cas, il faut noter que le gain des amplificateurs a fréquence intermédiaire du récepteur est trop élevé pour le fonctionnement en boucle de verrouillage de phase ce qui conduit à modifier le gain pendant la période de fonctionnement en boucle de verrouillage, par exemple en appliquant un signal de commande convenable à l'entrée 24. Bien entendu, les exemples de réalisation décrits ne sont nullement limitatifs de l'invention et d'autres variantes peuvent être imaginées sans sortir du cadre de celleci. En particulier, on pourrait imaginer d'utiliser un oscillateur 9 non pulsé mais dont la fréquence propre en dehors des périodes de verrouillage par la boucle de phase serait différente de fo + fi. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de verrouillage en phase pour radar cohérent à impulsions comprenant un récepteur hétérodyne qui comporte un oscillateur local stable à ondes entretenues et un émetteur verrouillé par injection d'un signal fourni par un deuxième oscillateur dont la phase est asservie à celle de l'oscillateur local stable w l'aide d'une boucle de verrouillage de phase, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens pour utiliser au moins une partie du récepteur du radar alternativement pour la réception des échos puis pour le contrôle de la phase du deuxième oscillateur par intégration de ladite partie dans la boucle de verrouillage de phase. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent à l'entrée et à la sortie de ladite partie du récepteur deux commutateurs commandés pour intégrer cette partie dans la voie de réception du radar pendant une première partie de chaque période de répétition du radar durant laquelle les échos doivent être détectés et pour intégrer cette partie du récepteur dans la boucle de verrouillage de phase pendant le reste de chaque période de répétition du radar. 3 - Dispositif selon les revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que des moyens de commande sont prévus pour arrêter le deuxième oscillateur après la fin de chaque impulsion d'émission et pendant toute la période de temps consacrée à la réception des échos, 4 - Dispositif de verrouillage en phase pour radar cohérent à impulsions comprenant un récepteur hétérodyne qui compo: : te un oscillateur local stable à ondes entretenues et un émetteur verrouillé par injection d'un signal fourni par un deuxième oscillateur dont la phase est asservie à celle de l'oscillateur local stable caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour arrêter le deuxième cscillateur, à la fin de chaque impulsion d'émission et pendant la partie de chaque période de répétition du radar consacrée à la réception des échos, et pour interrompre la réception des signaux par le récepteur pendant le reste de chaque période de répétition.