Brevet FR2278210A1 — publié le 19760206

La présente invention a pour objet un pe fectionnement aux dispositifs de réception des faisceaux hertziens à diffusion troposphériques à modulation de fréquence, ce perfectionnement permettant d'améliorer la liaison sans qu'il soit besoin de mettre en oeuvre aucune mesure de diversité à l'émission, ou de disposer de plus d'une antenne de réception. Il est connu qu'en transslssion troposphérique on rencontre sur un trajet des volumes de diffusion optimale dits "taches brillantes". L'idée de base de l'invention est de s'accrocher sur une tache brillante diffusant dans la direction de la station et de la poursuivre à la manière dont on poursuit une cible dans un dispositif de détection électromagnétique, de manière à améliorer le niveau de champ reçu. Suivant l'invention, un dispositif de réception de faisceau hertizen, à modulation de fréquence, à diffusion troposphérique est caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de balayage impartissant au diagramme de réception un mouvement pdriodique, quant à sa durée et son ampleur, et centré sur une direction centrale, et un dispositif d'asservissement couplé à la sortie du récepteur et agissant sur un élément du dispositif d'antenne de manière à asservir ladite direction centrale à la direction pour laquelle L'énergie incidente est maximale, au moins suivant une coordonnée angulaire pour une valeur fixe de l'autre coordonnée angulaire. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaitront à l'aide de la description ci-après et des dessins s'y rapportant sur lesquels : - les figures t et 2 illustrent le dispositif d'antenne et le circuit d'asservissement d'un premier mode de réalisation de l'invention avec balayage suivant la seule coordonnée de site - les figures 9 et 4 illustrent le dispositif d'antenne et le circuit d'asservissement d'un second mode de réalisation de l'invention avec balayage cynique - la figure 5 avec un diagramme expliquant le fonctionnement du circuit de la figure 4. Une remarque préliminaire s'impose ici D'après l'idée de base de l'invention, tous les dispositifs de poursuite utilisés en radar peuvent être également utilisés pour la poursuite de la tache brillante, avec cette seule réserve qu'étant donné les dimensions d'une antenne de faisceau hertzien à diffusion troposphérique, on ne pourra pratiquement pas en général impartir au diagramme de réception un mouvement par déplacement du réflecteur unique ou principal0 Toutefois les possibilités données par le déplacement du cornet, l'utilisation de voies électroniquement déphasées pour l'alimentation du cornet, et, dans le cas d'une antenne Cassegrain, le déplacement du réflecteur auxiliaire suffisent largement pour obtenir tous les mouvements désirés. On ne donnera donc que deux exemples de réalisation de l'invention, en supposant que l'antenne est au départ pointée approximativement dans la direction d'une tache brillante , de sorte que l'erreur relative à la direction d'énergie incidente maximale reste comprise dans certaines limites. Les figures 1 et 2 illustrent un premier mode de réalisation de l'invention dans lequel on effectue un balayage en site pour un azimut donné. La figure 1 représente schématiquement, vu de dessus, un dispositif d'antenne, qui comporte un réflecteur parabolique 1 , utilisé en réflecteur décentré pour l'émission comme pour la réception ; un cornet 2 d'émission et un cornet 3 de réception sont séparés par une grille 4 à fils horizontaux et disposés de telle sorte que l'émission se fasse par une première réflexion sur la grille en polarisation horizontale avant réflexion par le réflecteur 1 tandis que la réception s'opère au travers de la grille en polarisation verticale. En vue de la mise en oeuvre de l'invention, le cornet de réception 3 est un cornet dont l'embouchure, rectangulaire, est prolongée par une pluralité de voies jointives, sitdeo;nt les cloisons, non visibles, sont diversement orientées/ ces voies, au nombre de 8 dans cet exemple, comportent chacune un dispositif de déphasage à diodes, ceci permettant d'obtenir des positions de site discrètes pour le diagramme de réception du cornet auxquelles correspondent autant de positions de site discrètes pour le diagramme de réception de l'antenne. Pour une fréquence de 1GHz par exemple, le balayage oscillatoire pourra couvrir un angle de quelques degrés. On a représenté sur la figure la direction OR de l'axe du diagramme de réception de l'antenne pour une direction représentée de l'axe du diagramme du cornet. Sur la figure 2 , on a symbolisé par un rectangle 10 le cornet de réception avec sa sortie alimentant le récepteur 12 et ses entrées de commande de déphasage. Celles-ci sont alimentées par un programmateur 29 comportant deux entrées de çommande 60 et 61. La première reçoit d'un oscillateur 14 , par l'intermédiaire d'un condensateur 13 , un signal sinusoZdal, à 80 Hz par exemple, déterminant la phase et l'amplitude du balayage en site qui sera opéré, et la seconde une tension continue déterminant le site e de la direction centrale de ce balayage en site. On soulignera de nouveau ici que la structure des dispositifs de déphasage et leur commande par un programmateur font partie des techniques classiques de la poursuite en détection électromagnétique et n'ont donc pas besoin d'étire décrits de façon détaillée. La tension de commande continue est obtenue comme suit : La tension de sortie du récepteur 12 , outre qu'elle est fournie aux circuits d'utilisation, est appliquée à la première borne d'un condensateur 15 qui en extrait la composante alternative pour la fournir, par l'intermediaire d'un amplificateur 16, à la première entrée d'un discriminateur de phase 17 dont la seconde entrée est alimentée par l'oscillateur 14. Pour un angle e fixe et des conditions de propagation stables le signal de sortie du récepteur 12 est un signal périodique de période T = 1/80e de seconde. Prenant pour origine des temps, au cours de chaque période, la phase O du signal sinusoSdal à 80in2, on remarquera que si e cotncide avec e0 , direction d'énergie incidente maximale dans le plan d'azimut considéré, ce signal sera iaaximum pour les valeurs t = o , t = T/2 t = T , et sera symétrique par rapport à l'axe t = T/2 . Dans le cas contraire, le maximum central sera déporté vers les valeurs de t inférieures ou supérieures à T/2 , suivant le signe de la différencie e - e o La composante alternative de ce signal de sortie présente les mimes caractéristiques. il en résulte que le signal appliqué à la seconde entrée du discriminateur étant lui symétrique par rapport au point d'abscisse t/2 et d'ordonnde nulle, le discriminateur de phase fournira pour e = e0 un signal nul, et dans le cas contraire un signal dont la polarité dépend du signe de O - 8 La sortie du discriminateur 17 est reliée a la première borne d'une résistance 18 dont la seconde borne est reliée à 11 entrée de commande 61 du programmateur 29 par l'intermédiaire d'une résistance 19 et à la masse par l'intermédiaire d'un condensateur 20.Le montage 18-20 intègre le signal de sortie du discriminateur avec une constante de temps de l'ordre de par exemple 120 ms, et le signal intégré, ramené au niveau convenable au moyen de la résistance 19 constitue la composante continue de la commande de déphasage, Ce dispositif permet donc de maintenir la position moyenne de l'axe du diagramme de réception sur la direction d'énergie incidente maximale dans un plan d'azimut donné. Un dispositif analogue avec balayage en azimut permettrait de maintenir cette position moyenne sur la direction d'énergie incidente maximale pour un site donné. Le dispositif qui va entre décrit au moyen des figures 3 et 4 comporte un asservissement à la fois en site et en azimut de l'axe de l'antenne à la direction d'énergie maximale. Le principe est le suivant : on fait décrire à l'axe du diagramme de réception un cône de demi-angle au sommet e , de l'ordre de quelques degrés, et dont l'axe est asservi à la direction d'éner gie incidente maximale. Si l'axe du cône est convenablement dirigé, et l'angle e point trop élevé, le signal de sortie du récepteur ne présentera pratiquement pas de modulation d'amplitude. Dans le cas contraire, on détectera un maximum d'amplitude pour une certaine position de l'axe du diagramme de réception, et ceci indiquera dans quel sens devra être dévié l'axe du cône. La figure 3 illustre, vu de dessus un dispositif d'antenne de réception de type Cassegrain pouvant être utilisé à cette fin. L'antenne comporte un réflecteur principal fixe 31 , traversé par le cornet décentré 32 , et un réflecteur auxiliaire 33. Le cornet 32 est commandé par un dispositif électromécanique non représenté sur cette figure, qui fait décrire à l'axe du cornet un cône dont l'axe a a' est fixe0 On fait varier ltaxe du cône décrit par l'axe du diagramme de réception au moyen du réflecteur auxiliaire dont la position en site autour d'un axe rr dans le plan de la figure et en azimut autour d'un axe perpendiculaire en q au plan de la figure, et rencontrant le premier en q , est commande par un dispositif mécanique asservi non représenté sur ia figure. La position du réflecteur auxiliaire détermine la direction de réflexion de l'axe a a' et par là la direction de l'axe du cône réfléchi par le réflecteur principal. La figure 4 illustre le circuit d'asservissement correspondant. -Sur cette figure on a représenté par le bloc 34 le dispositif dentrafneent en rotation du cornet 32 (figure 3) ce dispositif 34 fournissant sur sa sortie 35 des impulsions de période T , période de révolution du cornet, au moment où celui-ci a une position prédéterminée dans son mouvement de rotation. On a également représenté le dispositif de commande, 36 , de la position du réflecteur auxiliaire 33 , avec ses entrées 37 et 38 de commande de site et de commande d'azimut. L'entrée 40 du circuit est alimentée par le cornet 32 et alimente un mélangeur 41 recevant d'autre part le signal de sortie d'un oscillateur local 42. Le signal reçu, ainsi abaissé en fréquence, est amplifié par un amplificateur 43 suivi d'un détecteur 44.Un dispositif 45 de commande automatique de gain est relié à la sortie du détecteur et alimente l'entrée de commande du gain de l'amplificateur 43. On a représenté sur la figure 5 le cercle constitué par l'intersection du cône décrit par l'axe du diagramme de réception avec un plan perpendiculaire à l'axe du cône, CD étant l'intersection du plan du cercle avec le plan horizontal. Les impulsions fournies par la sortie 35 correspondent, par choix, à la position du cornet pour laquelle l'intersection avec ce cercle de l'axe du diagramme de réception est sur l'extrémité droite, D , du diamètre horizontal de ce cercle. Si la direction d'énergie incidente maximale coïncide avec l'axe du cône, le détecteur fournira un signal continu. Dans le cas contraire, supposé sur la figure, la direction d'énergie incidente maximale, vue du sommet du cône coupe le plan du cercle en un point I situé à la distancez de son centre C , et à l'intérieur du cercle C après pointage initial approximatif. La demi-droite CI coupe le cercle en un point K définissant un angle= DCK. En prenant pour origine des temps l'un des instants où l'axe du d1agramune de réception passe par le point D , le signal de sortie du détecteur est alors un signal de fréquence angulaire w = 2n/T pouvant Hécrire, en négligeant les harmoniques de la fréquence w sous la forme 1 + pi cos (t + , p étant un coefficient positif dépendant de la forme du faisceau. Dans tous les cas, il apparat immédiatement que &alpha; coati s'annule avec l'erreur d'azimut, croft avec 11 erreur et change de signe avec le sens de l'erreur On peut donc utiliser &alpha; cosâ comme signal d'erreur. Sin ss et o( sin P présentent les mimes propriétés relativement au site, et &alpha; sin ss peut être utilisé comme signal d'erreur de site. Revenant à la figure 4 , les impulsions de sortie du dispositif 34 , intervenant pour U t = 2k n sont utilisées pour synchroniser en phase un oscillateur 47 fournissant cos wt, et, par l'intermédiaire d'un déphaseur de n/2, 48, sin wt. Le signal de sortie du détecteur 44 est appliqué aux premières entrées de deux détecteurs synchrones 46 et 49, dont les secondes entrées reçoivent respectivement cos wt de l'oscillateur 47 et sin wt du déphaseur 48.Le détecteur 46 fournit donc un signal proportionnel à pi cor et le second un signal proportionnel à - p &alpha; sin ss , , ces deux signaux sont respectivement appliqués par l'intermédiaire de deux filtres passe-bas, 50 et 51, et avec des polarités convenables, aux entrées de commande 38 et 37 de la position azimut et de la position site du réflecteur auxiliaire 33 (figure 4). On remarquera que le dispositif d'antenne de la figure 3 pourrait etre égale:nent utilisé pour un balayage du type effectué dans le dispositif des figures 1 à 3 ; le mouvement de rotation du cornet 32 serait remplacé par un mouvement oscillatoire en site dont la position moyenne serait asservie à la direction de site optimale par action sur le positionnement en site du réflecteur auxiliaire 33. Ces dispositifs ne sont que des exemples. Par exemple, dans un troisième mode de réalisation de l'invention , la direction de l'énergie maximale incidente, autrement dit du volume de diffusion optimal, est poursuivie par le procédé de "poursuite séquentielle" en détection électromagnétique0 On impartit alors à l'axe du diagramme de réception un mouvement périodique de balayage en azimut et site, constitué par exemple par une trame formée d'une suite de balayages en azimut dont chacun s'effectue par bonds discrets ou "pas* et à site constant, mais ce site variant d'un balayage à l'autre. On définit ainsi un secteur d'exploration de section rectangulaire dont l'axe sera asservi à la direction d'énergie incidente maximale. Â cet effet, on conserve au cours de chaque trame la mémoire de la direction ayant donné lieu à un maximum d'énergie reçue et on axe ensuite le dispositif d'antenne suivant cette direction pour la trame suivante. Les circuits correspondants peuvent être identiques à ceux qui sont utilisés en radar. Le mouvement en site et en azimut est de préférence obtenu par les moyens électroniques à déphaseurs. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réception du faisceau hertzien à modulation de fréquence à diffusion troposphérique, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de balayage impartissant au diagramme de réception un mouvement périodique, quant à sa durée et son ampleur, et centré sur une direction centrale, et un dispositif d'asservissement couplé à la sortie du récepteur et agissant sur un élément du dispositif d'antenne de manière à asservir ladite direction centrale à la direction pour laquelle l'énergie incidente est maximale, au moins suivant une coordonnée angulaire pour une valeur fixe de l'autre coordonnée angulaire. 2. Dispositif de réception suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit mouvement périodique est un mouvement oscillatoire en site autour d'un axe de site d'angle O , et en ce que la tension d'erreur du dispositif d'asservissement est obtenue à la sortie d'un discriminateur de phase recevant d'une part un signal sinusoïdal à la fréquence du mouvement périodique et d'autre part la composante alternative du signal de sortie du récepteur 3.Dispositif de réception suivant la revendication 2 , dans lequel l'antenne de réception comporte un réflecteur alimentant un cornet, caractérisé en ce que ledit cornet est alimenté par plusieurs voies dont les déphasages relatifs sont commandés en fonction de ladite tension d'erreur et dudit signal sinusoIdal en vue d'obtenir à la fois ledit mouvement et l'asservissement de ladite direction centrale. 4. Dispositif de réception suivant la revendication 2 dans lequel l'antenne de réception est du type Cassegrain, caractérisé en ce que le mouvement oscillatoire est obtenu en imprimant au cornet un mouvement périodique, ladite tension d'erreur étant utilisée pour effectuer une rotation en site du réflecteur auxiliaire, en vue de l'asservissement de ladite direction centrale. 5. Dispositif de réception suivant la revendication 1,caractérisé en ce que ledit mouvement périodique est un mouvement suivant les génératrices d'un cône, et en ce que les tensions d'erreur azimut et site du dispositif d'asservissement sont obtenues par deux démodulations synchrones, avec oscillations de référence en quadrature de phase, de la composante à la fréquence tJ'l1 du signal résultant de la détection d'amplitude du signal reçu, T étant la période dudit mouvement. 6. Dispositif de réception suivant la revendication 5 dans lequel l'antenne de réception est du type Cassegrain, caractérisé en ce que le mouvement périodique est obtenu par un mouvement du cornet, la direction de l'axe de cône étant obtenue par action sur la position site et la position azimut du réflecteur auxiliaire. 7. Dispositif de réception suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit mouvement périodique est un mouvement de balayage par trame, chaque trame comportant une suite de lignes d'exploration successives, une coordonnée angulaire restant constante pour chaque ligne et variant d'une ligne à l'autre.