Brevet FR2371816A1 — publié le 19780616

La présente invention concerne un dispositif destiné à améliorer l'asservissement est phase d'un oscillateur cohérent dans un radar Doppler à impulsions du type 'cohérent à la réception". Les radars Dopplers cohérents permettent la détection de cibles mobiles au milieu d'obstacles fixes en mettant à profit l'effet Doppler. Pour cela, les variations de déphasage entre le signal émis et le signal reçu d'une cible mobile sont mises en évidence sur plusieurs périodes de répétition successives. Il importe donc, pour une bonne détection, de connaltre avec précision la phase du signal émis par le radar. Or, il est classique d'utiliser pour lfémetteur d'un radar, un magnétron autooscillateur qui, s'il a l'avantage dretre d'un coût relativement faible, présente en contre-partie quelques inconvénients. On sait, par exemple, qu'il n'y a pas de relation de phase entre les signaux émis d'une impulsion à la suivante.On y remédie en mémorisant, pendant la période de réception des échos, la phase de l'onde émise à l'aide d'un oscillateur dit cohérent démarré au moment de l'impulsion d'émission et mis en phase pa#r la porteuse de cette dernière. Un tel radar est aloi s appelé radar cohérent à la réception. La précision de la mise en phase de l'oscillateur cohérent influe directement sur le taux d'élimination des échos fixes. Or, une limitation importante de la précision de cette mise en phase, dans les radars notamment à magnétron, provient du défaut suivant Au moment du démarrage et de l'arrêt du magnétron, c'est-à-dire au début et à la fin de l'impulsion émise, apparaissent des signaux parasites provenant de l'impulsion de commande du magnétron.Ces signaux parasites sont sans relation de phase stable avec la porteuse émise par le magnétron et il en résulte une erreur de phase aléatoire de l'oscillateur cohérent. Aussi, un objet de la présente invention est un dispositif qui permet, dans un radar Doppler à impulsions du type "cohérent à la réception", d'éviter les inconvénients dus à l'existence de signaux parasites au début et à la fin des impulsions engendrées par l'émetteur. Une solution simple consisterait à éliminer les signaux parasites en tronquant l'impulsion émise et en ne gardant que la partie centrale de l'impulsion exempte de parasites. Un nouveau problème se pose alors car les signaux de découpage qui sont synchrones de l'horloge du radar contiennent eux-mêmes des composantes à fréquence élevée dont la phase est sans relation stable avec celle de la porteuse du magnétron, et créent alors de nouveaux signaux parasites. Une autre solution retenue dans la présente invention met à profit la différence d'amplitude existant entre les signaux parasites et le signal utile. En effet, les signaux parasites ont une amplitude faible vis-à-vis du signal utile. Aussi, le dispositif selon l'invention effectue une sélection d'amplitude des signaux par ébasage réalisant ainsi l'élimination des signaux parisites. L'ébasage du signal provenant de, ltémetteur du radar crée alors des harmoniques qui sont de faible amplitude et de rang élevé. Ces harmoniques peuvent être aisément éliminés par filtrage; de plus, ayant une phase stable par rapport à l'impulsion d'asservissement, ils ne perturbent pas la mise en phase de l'oscillateur. Ainsi, selon l'invention, est-il prévu un dispositif d'asservissement en phase perfectionné d'un oscillateur cohérent pour un radar Doppler à impulsions comportant un circuit d'ébasage qui ne laisse passer du signal dérivé du. signal hyperfréquence émis par le radar que la partie supérieure à un niveau d'ébasage donné, un circuit de filtrage éliminant les harmoniques créés par ledit circuit d'ébasage et un oscillateur cohérent asservi en phase par le signal de sortie dudit circuit de filtrage. Un avantage résultant de l'utilisation du dispositif de l'invention est l'élimination de petits signaux parasites qui existent même pendant l'intervalle de temps où l'émetteur du radar est fermé et qui influent sur la stabilité de l'oscillateur cohérent. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite à titre indicatif et en relation avec les dessins joints dans lesquels: - la figure I est un diagramme fonctionnel d'un radar Doppler cohérent à la réception; - la figure 2 montre la forme du signal produit par un magnétron auto-oscillateur; - la figure 3 montre le dispositif d'asservissement perfectionné selon l'invention de l'oscillateur cohérent; - la figure 4 montre un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention ; et - la figure 5 montre un autre exemple de réalisation du dispositif selon l'invention. La figure I représente le diagramme fonctionnel d'un radar Doppler cohérent à impulsions. Un tel radar comporte de manière connue une antenne 1, un Circulateur 2 pour aiguiller, soit les signaux émis par l'émetteur 3 vers l'antenne, soit les signaux reçus sur l'antenne vers la voie réception. L'émetteur à magnétron 3 est déclenché par un modulateur 4, lui-même synchronisé par un signal d'horloge SY. La voie réception comprend deux mélangeurs 5 et 6 connectés à un oscillateur local stable 7 et recevant respectivement les signaux hyperfréquence reçus par l'antenne et une partie de la puissance émise prélevée par un coupleur directionnel 8.Le signal impulsionnel à fréquence intermédiaire qui est obtenu en sortie du mélangeur 6 est utilisé pour asservir en phase un oscillateur cohérent 9, lequel fournit alors, pendant toute la période de répétition, un signal de référence ayant une relation de phase fixe avec l'onde porteuse de l'impulsion émise par le magnétron. Un détecteur de phase 10 reçoit le signal de référence de l'oscillateur 9 et le signal à fréquence intermédiaire du mélangeur 5 et fournit un signal représentatif de l'amplitude et de la phase du signal reçu par l'antenne. Le traitement ultérieur de ce signal peut être effectué par tout moyen connu et ne sera pas considéré ici. Il a été dit précédemment que le signal issu du magnétron comporte des éléments parasites qui influent directement sur la précision de la phase de l'oscillateur cohérent. A titre d'exemple, on a montré à la figure 2 un schéma qui illustre le problème. Au début et à la fin de chaque impulsion émise, apparaissent des signaux parasites sans relation de phase fixe avec l'onde porteuse qui est émise. Ces signaux parasites sont d'une amplitude faible vis-à-vis de l'amplitude du signal utile, c'est-à-dire la porteuse, mais l'information de phase qu'ils contiennent, et qui est aléatoire par rapport à celle de la porteuse, contribue à apporter une erreur ellemême aléatoire sur l'asservissement en phase de l'oscillateur cohérent et par suite influe sur le taux d'élimination des échos fixes. Le remède proposé par la présente invention consiste à éliminer les signaux parasites en procédant à un ébasage du signal avant de l'appliquer à l'oscillateur cohérent. Les lignes en pointillé sur la figure 2 montrent le niveau d'ébasage requis pour réaliser cette élimination. La figure 3 montre le schéma de principe du dispositif selon l'invention. Le signal à fréquence intermédiaire fourni par le mélangeur 6 de la figure 1 est appliqué à un circuit d'ébasage 20. Le signal produit est alors amplifié par l'amplificateur 21, puis appliqué à un filtre 22 à large bande qui élimine les composantes à fréquence élevée. Le signal obtenu à la sortie S du filtre (L-C) est utilisé pour la commande de l'oscillateur cohérent. La résistance R représente schématiquement le réglage du niveau d'ébasage. En fait, ce réglage du niveau d'ébasage peut être réalisé, soit en agissant sur le niveau d'ébasage, soit en agissant sur le signal d'entrée lui-meme, et dans ce cas, le niveau d'ébasage est alors fixe. Le résultat souhaité sera donc obtenu en introduisant un atténuateur variable entre le coupleur directionnel s (figure 1) et le mélangeur 6. Les figures 4 et 5 montrent deux exemples de réalisation possibles du dispositif de l'invention. Le circuit de la figure 4 ne laisse passer, du signal reçu sur l'entrée E, que la partie qui est inférieure à un certain seuil, lequel est déterminé par la tension émetteur-base du transistor T1 et par sa polarisation. Ce circuit #d'ébasage est dit "à simple alternance" car il ne laisse passer qu'une seule alternance du signal appliqué à l'entrée E. Une inductance L 1 et une capacité C3 constituent un circuit de filtrage équivalent au circuit 22 de la figure 3. La base du transistor TI est polarisée négativement par la tension appliquée par ltintermédiaire du pont diviseur R3, R2-C2 ; le transistor T1 est donc normalement bloqué. Dès que le signal appliqué sur l'émetteur du transistor T1 via la capacité CI atteint une valeur telle que, compte tenu de la tension de la base de T1, le transistor devienne conducteur, celui-ci laisse alors passer la partie du signal située au-delà du seuil de conduction. La figure 5 montre une autre réalisation possible du dispositif d'asservissement selon l'invention. Le montage, cette fois symétrique, est dit "à double alternance", car l'opération d'ébasage est réalisée sur l'alternance positive et sur l'alternance négative du signal appliqué sur l'entrée E. Comme dans le cas de la figure 4, l'ébasage du signal est réalisé par un transistor qui est maintenu bloqué tant que le signal n'a pas atteint un niveau suffisant. Les émetteurs des transistors T2 et T3 sont polarisés positivement par la tension +V appliquée par l'intermédiaire du pont diviseur R4, R5. Les bases des transistors T2 et T3 sont couplées à l'entrée E par l'intermédiaire d'un transformateur TRI. Les collecteurs des transistors T2 et T3 sont couplés à la sortie S par l'intermédiaire d'un transformateur TR2.Une capacité C4 constitue avec un enroulement du transformateur de sortie TR2 un filtre dont la fonction a déjà été indiquée en relation avec les figures précédentes. L'utilisation de tels dispositifs pour l'asservissement en phase d'un oscillateur cohérent dans un radar Dopller à magnétron apporte une amélioration sensible du taux d'élimination des échos fixes. L'amélioration- constatée est de l'ordre de 6 à 8 dB par rapport aux solutions classiques n'utilisant pas de dispositif d'ébasage. Un autre avantage de l'invention est qu'un tel dispositif d'ébasage permet l'élimination de signaux de bruit qui existent meme lorsque l'émetteur est fermé et qui influent sur la stabilité de l'oscillateur cohérent. Bien que la présente invention ait été décrite dans le cadre d'exemples de réalisation particuliers, il est clair qu'elle n'est pas limitée auxdits exemples et qu'elle est susceptible dé variantes ou modifications sans sortir de son domaine. REVENDICATIONS i. Dispositif d'asservissement en phase perfectionné d'un oscillateur cohérent pour un radar Doppler à impulsions, caractérisé en ce que le signal d'asservissement en phase dudit oscillateur cohérent est appliqué à un circuit d'ébasage qui ne laisse passer, vers ledit oscillateur cohérent, que la partie dudit signal qui est supérieure à un seuil donné. 2. Dispositif d'asservissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit d'ébasage est suivi d'un filtre à large bande passante. 3. Dispositif d'asservissement selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ledit circuit d'ébasage est à simple alternance. 4. Dispositif d'asservissement selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ledit circuit d'ébasage est à double alternance. 5. Dispositif d'asservissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le niveau d'ébasage est réglé à l'aide d'un atténuateur réglable agissant sur le signal hyperfréquence dérivé du signal émis par le radar.