Brevet FR2393322A1 — publié le 19781229

La présente invention concerne un dispositif qui permet d'obtenir de manière précise la position angulaire d'un objectif à l'aide d'un récepteur radar. Il existe différents types de radars de poursuite destinés à fournir une indication précise sur la position d'un objectif par rapport à la direction de l'axe du faisceau d'antenne. De tels radars comportent un dispositif de réception capable d'élaborer un signal d'erreur représentatif de l'écart angulaire entre l'objectif et l'axe de l'antenne et un servomécanisme qui, en réponse audit signal d'erreur, modifie le positionnement de l'antenne de manière à maintenir l'axe de l'antenne sur l'objectif poursuivi. La direction de l'objectif est alors donnée par la position de l'antenne.Une poursuite précise avec de tels systèmes suppose un mécanisme précis et à très faible jeu et un servomécanisme puissant et rapide pour poursuivre l'objectif malgré ses accélérations. te servomécanisme et l'ensemble de poursuite doivent donc avoir une grande bande passante ce qui est très difficile à réaliser surtout du point de vue mécanique, cat cela nécessite d'avoir simultanevment des faibles moments d'inertie et une grande rigidité des pièces mobiles. De plus de tels mécanismes sont coûteux. Aussi un objet de la présente invention est un dispositif de poursuite angulaire précise qui permet d'éviter les inconvénients précités. Un autre objetde l'invention est un dispositif de poursuite angulaire précise ne nécessitant pas des mécanismes très précis. Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif de poursuite angulaire précise d'objectif radar comprend - des premiers moyens pour élaborer, à partir des signaux reçus parl'antenne, un signal représentatif de l'écart angulaire entre l'objectif poursuivi et l'axe de l'antenne ; - des seconds moyens pour positionner l'antenne en réponse audit signal d'erreur fourni par lesdits premiers moyens - des troisièmes moyens, sensibles à la position de l'antenne, fournissant un signal indiquant de manière précise cette position ; et - des quatrièmes moyens effectuant la somme du signal mèsurant la position de l'antenne et fourni par lesdits troisièmes moyens et d'un signal mesurant l'écart angulaire entre-l'objectif poursuivi ef l'axe de l'antenne, ce dernier signal étant calculé à partir du signal représentatif de l'écart angulaire élaboré par lesdits premiers moyens et la sortie desdits quatrièmes moyens constituant la valeur précise de la position dudit obJectif poursuivi. Selon une autre caractéristique de l'invention ledit signal d'erreur a une composante d'erreur en site et une composante d'erreur en gisement. D'autres objets, caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation particulier. Cet exemple de réalisation est donné à titre purement illustratif et en relation avec les dessins joints dans lesquels - la figure 1 représente un schéma connu d'un dispositif de poursuite angulaire à l'aide d'une antenne du type "monopulse" ; - la figure 2 montre un exemple de courbe de variation d'une des coordonnées polaires de l'antenne et d'un objectif poursuivi ; et - la figure 3 représente un schéma du dispositif de poursuite angulaire modifié conformément aux principes de l'invention. Le schéma de la figure I représente un dispositif de poursuite angulaire dans le cas d'une antenne du type "monopulse". Ce dispositif n'est donné qu'à titre d'exemple, les principes de la présente invention pouvant également s'appliquer à d'autres dispositifs de poursuite angulaire tels ceux utilisant une antenne à balayage conique. Dans l'étude suivante nous nous placerons dans le cas d'une poursuite angulaire d'un objectif mobile muni d'un émetteur sans que cela limite la portée de l'invention.Dans le dispositif connu de poursuite angulaire montré à la figure 1, une antenne 1 de type "monopulse" à quatre cornets fournit sur trois sorties des signaux qui représentent respectivement l'écart en gisement AG entre-l'axe de l'antenne et l'axe de l'objectif, l'écart en site AS entre l'axe de l'antenne et.l'axe de l'objectif et la somme de l'énergie reçue par les quatre cornets. Les trois voies AG, as et z sont ensuite traitées de manière identique dans les circuits 21 à 24, 31 à 34 et 41 à 44.Ces circuits réalisent dans l'ordre un changement de fréquence (circuits 21, 31 et 41) à laide des signaux fournis par l'oscillateur local 50, une amplification (circuits 22, 32 et 42), une détection (circuits 23, 33 et 43) et une conversion analogique-numérique (circuits 24, 34 et 44). Les circuits 23, 33 et 43 sont des discriminateurs de phase, ils reçoivent les signaux de sortie des amplificateurs 22, 32 et 42 et un signal de même fréquence fourni par une boucle de phase 60. Cette boucle de phase comprend un oscillateur 63 asservi sur le signal de sortie de l'amplificateur 42 par le discriminateur de phase 61 et l'amplificateur 62. Le signal de sortie de l'oscillateur 63 est déphasé de s/2 (circuit 64) puis appliqué auxdits discriminateurs de phase 23, 33 et 43.Des codes d'écart en gisement eG et en site S sont élaborés par les calculateurs de quotient 70 et 80 à partir des codes de sortie des convertisseurs analogiquesnumériques 24, 34 et 44. Ces codes d'écart EG et eS sont décodés puis utilisés pour commander les servomécanismes de positionnement de l'antenne en gisement 73 et en site 83. Pour cela une conversion digitale-numérique puis une amplification sont réalisées par les circuits 81 et 82 d'une part, 71 et 72 d'autre part. Les signaux de sortie des amplificateurs 72 et 82 commandent des mécanismes de positionnement de l'antenne respectivement en gisement 73 et en site 83.Les servomécanismes de l'antenne agissent de telle sorte que les voies différences en site et en gisement soient à zéro et la direction de l'objectif poursuivi est obtenue à partir de la position de l'antenne à l'aide des codeurs en gisement et en site 74 et 84. Un tel dispositif de poursuite suppose un mécanisme précis et à très faible jeu et des servomécanismes puissants et à faible temps de réponse pour suivre l'objectif malgré ses accélérations. On a représenté à la figure 2 l'erreur entre la trajectoire de l'objectif (en trait plein) et la direction de l'antenne (en pointillé). L'écart angulaire AG est du à l'accélération angulaire de l'objectif et aux jeux et aux imperfections des mécanismes. Dans un servomécanisme du second ordre à amortissement critique, l'erreur Ax a pour expression : As = 2 2 ou x d2x 2 2 > Ax - ,o2 dt2, où x est la grandeur d'entrée et po la pulsation de coupure du servomécanisme.Ainsi dans un dispositif de poursuite angulaire, tel que celui de la figure 1, les servomécanismes et l'ensemble de poursuite doivent avoir une bande passante élevée si une grande précision est requise. Cette bande passante élevée est très difficile, et par conséquent coûteuse, à réaliser, surtout du point de vue mécanique, car cela nécessite d'avoir simultanément de faibles moments d'inertie et de grandes rigidités des pièces mobiles. La solution proposée selon l'invention consiste donc à effectuer une poursuite relativement peu précise au niveau de llasservissement mécanique en admettant par exemple une erreur angulaire dix fois supérieure à l'erreur désirée, à mesurer par écartométrie l'écart existant entre l'axe de l'antenne et la direction de l'objectif et à corriger la valeur indiquant la position de l'antenne par ledit écart mesuré. Cette solution présente l'avantage d'utiliser un mécanisme de moindre précision et de requérir un servomécanisme à bande passante moins élevée. La figure 3 montre un exemple de réalisation de l'invention appliqué au dispositif de poursuite de la figure 1. Les signaux reçus sont traités de la même manière que dans le cas de la figure 1 et les circuits analogues portent les memes références. Comme dans le dispositif de la figure 1, une détection cohérente est effectuée pour chaque voie AG, AS ouz , un traitement numérique détermine les écarts en site et en gisement et des servomécanismes positionnent l'antenne en fonction de ces écarts. Par contre une mesure précise de la position de l'antenne est réalisée par les codeurs 75 et 85 dont les valeurs numériques de sortie, représentant respectivement le gisement et le site de l'antenne, sont appliquées à des additionneurs 76 et 86. Ces additionneurs 76 et 86 reçoivent par ailleurs les codes d'écart respectivement en gisementeG et en site c S fournis par les calculateurs de quotient 70 et 80. Les sorties des additionneurs représentent la valeur précise de la direction de l'objectif poursuivi Ainsi toute erreur due aux imperfections des servomécanismes se trouve corrigée de manière très précise Il est bien évident que les codeurs angulaires de gisement 75 et de site 85 doivent être très précis mais cette contrainte peut être respectée sans grande difficulté à l'aide de techniques connues. Dans tout ce qui précède il n'a pas été fait mention des dispositifs d'accrochage automatique de poursuite car ils n'interviennent pas directement dans le dispositif de l'invention et ils sont par ailleurs bien connus.De plus il est nécessaire que les voies de réception aient des gains identiques en grandeur et en phase pour ne pas introduire d'erreur dans la mesure des écarts angulaires. On a également -supposé que les variations des écarts eG et S étaient des fonctions l-inéaires des dépointages angulaires de la cible par rapport à l'axe du faisceau ; si ce n'est pas le cas, il y aura lieu de calculer les dépointages correspondant à chaque valeur desdits écarts eG et ES et d'en tenir compte à l'aide, par exemple, d'une table de conversion préenregistrée. Cette table de conversion sera alors introduite entre les calculateurs de quotient 70 et 80 et les additionneurs 76 et 86. Bien que la présente invention ait été décrite dans le cadre d'un exemple de réalisation particulier, il est clair qu'elle n'est pas limitée audit exemple. On a vu notamment qu'elle s'appliquait à d'autres dispositifs de poursuite tels les dispositifs utilisant une antenne à balayage conique ou à faisceau commute. Il est de plus évident que la présente invention est susceptible de modifications ou de variantes sans sortir de son domaine. REVENDICATIONS 1. Dispositif de poursuite angulaire précise d'objectif radar, caractérisé en ce qu'il comprend - des premiers moyens pour élaborer, à partir des signaux reçus par l'antenne, un signal d'erreur représentatif de l'écart angulaire entre l'objectif poursuivi et l'axe de l'antenne ; - des seconds moyens pour positionner I'antenne en réponse audit signal d'erreur fourni par lesdits premiers moyens - des troisièmes moyens, sensibles à la position de l'antenne, fournissant un signal représentant de manière précise cette position ; et - des quatrièmes moyens effectuant la somme du signal mesurant la position de l'antenne et fourni par lesdits troisièmes moyens et d'un signal mesurant l'écart angulaire entre l'objectif poursuivi et l'axe de l'antenne, ce dernier signal étant calculé à partir du signal représentatif de l'écart angulaire élaboré par lesdits premiers moyens et la sortie desdits quatrièmes moyens constituant la valeur précise de la position dudit objectif poursuivi. 2. Dispositif de poursuite angulaire précise selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite antenne -est du type "monopulse" à quatre cornets. 3. Dispositif de poursuite angulaire précise selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ledit signal d'erreur élaboré par lesdits premiers moyens a une composante en gisement et une composante en site. 4. Dispositif de poursuite angulaire précise selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens comportent trois voies de réception identiques réalisant chacune à partir des signaux fournis par l'antenne et successivement un changement de fréquence, une amplification, une détection cohérente et une conversion analogique-numérique et en ce que les codes numériques obtenus sur chaque voie sont appliqués à deux calculateurs de quotient qui fournissent ladite composante en gisement de écart pour l'un et ladite composante en site de l'écart pour l'autre. 5. Dispositif de poursuite angulaire précise selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens comportent pour chacune des deux composantes de l'écart, des moyens de codage numériqueanalogique, des moyens d'amplification et un servomécanisme pour positionner l'antenne sous la commande desdits moyens d'amplification. 6. Dispositif de poursuite angulaire précise selon une des revendications 3, 4 et 5, caractérisé en ce que lesdits troisièmes moyens -comportent des moyens pour coder la position de l'antenne en gisement et en site. 7. Dispositif de poursuite angulaire précise selon une des revendications 3, 4, 5 et 6, caractérisé en ce que lesdits quatrièmes moyens comportent des moyens pour additionner ladite composante en gisement de l'écart au code de la position de l'antenne en gisement d'une part, et ladite composante en site de l'écart au code de la position de l'antenne en site d'autre part.