Brevet FR2305737A1 — publié le 19761022

L'invention concerne des dispositifs de mesure de la fréquence porteuse d'une impulsion. Elle concerne plus particulièrement des dispositifs chargés de recevoir des impulsions dont la fréquence n'est pas parfaitement constante pendant la durée de ces impulsions. C'est le cas des impulsions émises par un magnétron ou tube émetteur. Le signal émis est provoqué par l'application d'impulsions de courant au tube. Théoriquement ces impulsions de courant devraient être rectan- gulaires. En pra'ique, pour éviter des claquages, la vitesse de moatée du courant est limitée par une self. L'impulsion de courant se présente alors sour une forme arrondie. La fréquence du tube émetteur étant,liée au courant, le signal émis se présente également avec une fréquence qui n'est pas parfaitement constante pendant toute la durée de l'impulsion. Le dispositif de mesure de fréquence qui reçoit ces impulsions est contitué par un convertisseur fréquence-tension essentiellement. Le signal outil délivre est généralement utilisé pour asservir la fréquence d'un oscillateur local à celle des impulsions, si le dispositif est utilisé dans un système radar. Ce signal est une impulsion comportant à chaque extrémité une importante pointe de tension due à .12 montée ou à la descente de la fréquence émise par le magnétron. Ces pointes de tension perturbent l'asservisèment de l,'oscillateur, ce qui se traduit par un décalage de la fréquence de celui-ci. "e dispositif de mesure de fréquence- suivant la présente invention évite cet inconvénient. Les pointes de tension au début et à la fin de chaque impulsion ne sont pas prises en compte dans le signal de sortie délivré par le aitjc;tif de mesure. Seule la partie constante du signal délivré par le convertisseur fréquence-tension est transmise er sortie. Suivant une caractéristique de l'invention, des moyens interrupteurs sont t connectés àla sortie du convertisseurfréquence-tension et des moyens de commande sont prevus-pour fermer lesdits moyens interrupteurs pendant les instants où lafréquence des impulsions d'entrée est constante, éliminent ainsi les extrémités ou' la fréquence varie. La description détaillée de l'invention est donnée dans ce qui suit et est illustrée par les figures qui représentent : - la figure 1 un système radar à magnétron comportant un dispositif de mesure de fréquence - la figure 2, un schéma du dispositif de mesure - la figure 3, la courbe de réponse du convertisseur fréquencetension - les figures 4a et 4b, la forme des signaux à 11 entrée et à la sortie du convertisseur ; - la figure 5, un dispositif de mesure conforme à l'invention. Pour mieux comprendre l'invention, dans la description qui suit, un dispositif de mesuré de fréquence suivant l'invention sera décrit dans le cadre d'un système radar à magnétron. La figure 1 représente un tel système radar. Une antenne 1 est connectée à un circulateur 2 qui aiguille soit les impulsions à émettre vers l'antenne 1 soit les signaux reçus par l'antenne vers le récepteur. Les impulsions d'émission sont produites par un magnétron 3 commandé par un modulateur 4. Le récepteur comporte un mélangeur 6 suivi d'un amplificateur 7 délivrant à une borne 8 les signaux en fréquence intermédiaire FI pour les autres étages du récepteur qui n' ont pas été représentés. Ie mélangeur 6 est connecté à un oscillateur local 9 dont la fréquence est asservie à celle des impulsions, à la fréquence FI près, grâce à un dispositif de mesure de fréquence 13 incorporé dans un boucle de contrôle automatique de fréquence. Une borne 5 reçoit un signal de commande de la durée des impulsions émises et de la largeur de bande de l'amplificateur 7.Un coupleur 10 prélève une fraction des impulsions émises et les applique au dispositif de mesure de fréquence 13 par l'intermédiaire d'un mélangeur 11, recevant le signal de sortie de l'oscillateur 9 et d'un amplificateur limiteur 12. La sortie du dispositif 13 est reliée à l'entrée de commande de l'oscillateur 9 à travers un amplificateur 14. La fréquence de l'oscillateur local 9 doit recopier à la fréquence FI près la fréquence des impulsions émises et conserver cette fréquence pendant toute la période de réception qui suit l'émission de chaque impulsion. Le fonctionnement de la boucle de contrôle automatique de fréquence est bien connu de l'homme de l'art. De tels systèmes ont déjà été décrits, notamment aux pages 5-17 et 5-18 du Radar Handbook de Merrill I. Skornik édité par McGraw-Hill Company New-York. Le dispositif de mesure de fréquence comprend dans le bloc 13 les moyens nécessaires au maintien de la tension de commande de l1oscillateur pendant la période de réception. La figure 2 représente un schéma de ce dispositif de mesure. Il comprend, en série entre les amplificateurs 12 et 14 (figure 1), successivement un convertisseur fréquence-tension 21, un filtre 22 et un circuit mémoire 23 dont le but est de maintenir en mémoire, pendant la période de réception, le signal de sortie du filtre 22. Des difficultés de calage de la fréquence de lssoscillateur local viennent du comportement même de la fréquence pendant l'émission. La fréquence des impulsions émises par le magnétron n'est pas une fonction parfaitement rectangulaire dans le temps du fait d'éléments réactifs introduits pour limiter la vitesse de montée et de descente des courants dans le magnétron. La figure 4a représente en fonction du temps la valeur de la fréquence de chaque impulsion émise en fonction du temps. Elle n'est pas parfaitement constante pendant toute la durée de 1 impulsion. La variation de fréquence est détectée par le convertisseur fréquencetension. Ce dernier peut étre réalisé à 1 aide de deux filtres attaqués à niveau constant à l'aide d'un limiteur et accordés de part et d'autre de la fréquence FI. Ils sont suivis de circuits de détection d'enveloppe qui attaquent les deux entrées d'un amplificateur différentiel. La figure 3 représente la courbe de réponse du convertisseur fréquence-tension. L'impulsion de la figure 4a appliquée au convertisseur donne en sortie un signal dont l'allure est représentée sur la figure 4b. Les deux pointes de tension observées sont dues au passage par les filtres passe-bas de la fréquence des signaux présents pendant le temps de montée et le temps de descente de la fréquence. Or, les tensions chargées dans les capacités du circuit mémoire 23 sont les -valeurs crêtes des signaux issus du convertisseur. Dans le cas de la figure 4, ce sont les pointes qui sont prises en compte et non le palier. La tension de sortie résultante, qui sert à commander la fréquence de l'oscillateur local, est donc fausse et cela se traduit par un décalage de la fréquence de l'oscillateur local et une perte de puissance à la réception. Pour remédier à cet inconvénient, des moyens sont prévus pour supprimer, dès la sortie du convertisseur tension-fréquence, les deux pointes de tension au début et à la fin de chaque impulsion, ou pendant. Ainsi, seule la (ou les) zone à fréquence constante de l'impulsion détectée à la sortie du convertisseur est normalement prise en compte. La position de cette zone dans le temps dépend de la modulation de fréquence, de la largeur de l'impulsion et d'autres facteurs. Un critère choisi pour sélectionner l'information utile sera l'nnnulation de la dérivée par rapport au temps de la fréquence d'entrée. La figure 5 représente un dispositif de mesure de fréquence conforme à l'invention. Entre le convertisseur fréquence-tension 21 et le filtre 22 est intercalé un interrupteur 30 commandable. La commande de l'interrupteur est effectuée au moyen d'un circuit différentiateur 31 connecté à la sortie du convertisseur 21 et d'un comparateur 32 à deux seuils + et - E. Le convertisseur 21 fournit un signal dont la tension est liée à la fréquence du signal incident. Le circuit 31 est un différentiateur dont la technique est connue.I1 effectue la différentiation par rapport au temps du signal issu du convertisseur 21. Il est constitué, par exemple, par un filtre passe-haut. Le circuit 32 est un double comparateur dont les références sont fixées l'une au seuil positif +E et l'autre au seuil négatif - , la sortie commune prenant la valeur logique O pour toutes valeurs de la tension d'entrée comprises entre ces deux seuils et la valeur logique 1 pour toutes autres valeurs de la tension d'entrée. L'interrupteur 30 peut entre constitué par un transistor classique ou à effet de champ, à grille isolée ou non, ou par des diodes montées en pont, avec leurs circuits de commande associés et compatibles avec la sortie du comparateur. L'interrupteur est ouvert pour le niveau logique 1 à l'entrée de commande et fermé pour un niveau logique 0. Pratiquement, le comparateur 32 ne détecte pas exactement zéro volt à la sortie du différentiateur, mais la présence entre les limites + , la valeur étant choisie aussi petite que possible. Pendant le palier de tension du signal de sortie du convertisseur, représenté à la figure 4b, la tension de sortie du différentiateur est comprise entre les limites -. L'interrupteur 30 transmet aux circuits suivants (filtre 22 et échantillonneur 23) ce palier. Par contre les pointes de tension correspondant à la montée et à la descente de fréquence donnent lieu à des pointes de tension similaires en sortie du différentiateur, pointes qui ouvrent l'interrupteur 30. Seul le palier à fréquence constante des impulsions est donc pris en compte. Le dispositif suivant l'invention fonctionne de la mme manière quelle que soit la durée des impulsions appliquées à son entrée et la position du ou des paliers à fréquence constante. La commande de fréquence de l'oscillateur local du radar est ainsi effectuée de manière précise et, à la réception, le maximum du spectre du signal est calé à la fréquence centrale du filtre du récepteur pour qu'il transmette le maximum d'énergie. Le dispositif de mesure de fréquence suivant l'invention permet de réaliser des systèmes de contrôle automatique de fréquence indépendants de la dissymétrie et de la durée du signal émis par l'émetteur. L'invention trouve son application dans tout système radar à impulsion. RE VE NI) I C AT 10 NS 1. Dispositif de mesure de la fréquence porteuse d'une impulsion comportant un circuit convertisseur fréquence-tension recevant ladite impulsion, caractérisé en ce que des moyens interrupteurs (30) sont connectés à la sortie dudit convertisseur (21) et des moyens de commande (31, 32 figure 5) sont prévus pour fermer ledit interrupteur (30) quand la fréquence de l'impulsion d'entrée est constante. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande comportent un circuit différentiateur (31) connecté à la sortie du convertisseur fréquence-tension (21) et suivi d'un circuit comparateur à deux seuils + E (32), la valeur de E étant choisie aussi petite que possible. 3. Système radar à impulsions caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de mesure de fréquence suivant l'une quelconque des revendications précédentes.