Brevet FR2399671A1 — publié le 19790302

L'invention a pour objet un procédé et un appareil d'analyse spectrale. On connatt des analyseurs spectraux, notamment dans le domaine du rayonnement radar, qui calculent d'une manière approchée les intégrales de la transformée de Fourier et ainsi renseignent sur la quantité d'énergie transportée sur différentes fréquences de l'intervalle d'analyse. Dans les appareils les plus perfeckionnés, le calcul est suffisamment rapide pour que l'information soit fournie en temps réel. Mais ces appareils sont compliqués et chers : ils comprennent des oscillateurs pour la réalisation des fonctions cosinus et sinus, et en nombre d'autant plus grand que l'analyse doit être plus fine. L'analyseur spectral selon l'inventionss tout en fournissant des informations en temps réel, est d'une constitution beaucoup plus simple que celle des analyseurs connus : il est dépourvu d'oscillateurs et peut ainsi fournir une analyse de la finesse requise sans complication. Il fait appel à des constituants du type numérique ou digital dont les composants sont dtutilisation courante dss late2duue. L'appareil selon l'invention, pour l'analyse spectrale d'un rayonnement, par détermination des énergies transportées par le rayonnement dans une multiplicité de bandes élémentaires, réalise des calculs digitaux de formules résultant d'une simplification des intégrales de la transformée de Fourrier. I1 fait application d'un procédé d'analyse spectrale, par calcul digital, caractérisé par ce fait que, pour chaque bande de fréquences élémentaire on considère non pas les valeurs de l'ampli- tude des signaux reçus mais seulement leur signe, en ce que le calcul est fait non pas suivant des bandes de fréquences élémentaires régulièrement étagées en fréquences, mais suivant des bandes de fréquences dont les valeurs moyennes constituent une progression harmonique et en ce qu'on applique, pour les instants de prelève- ment des signes des amplitudes, des temps faisant partie d'une succession de temps équidistants et suffisamment proches les uns des autres pour correspondre à la fréquence la plus élevée intervenant dans le calcul. La combinaison d'une telle succession des instants de prélèvement avec le choix d'une progression harmonique pour les fréquences moyennes des bandes élémentaires amène à une compatibilité des instants de prélèvement entre eux pour les diverses bandes de fréquences élémentaires. Dans la description qui suit, faite à titre d T exemple, on se réfère aux dessins annexés dans lesquels - la figure I est un schéma d'ensemble ; - la figure 2 est un diagramme. Le signal complexe dont l'analyse spectrale est-à effectuer, par exemple comme fourni par un récepteur radar, est appliqué à l'entrée 11 d'un comparateur 12 dont la seconde entrée 13 est reliée à la masse 14. La sortie 15 du comparateur 12 délivre un signal caractéristique du signe du signal d'entrée et qu'on appelle dans ce qui suit signe de x (t) x (t) étant le signal d'entrée et t le temps. Le signal [signe de x(t)] est appliqué à l'entrée 16 d'une porte ET, ou dispositiS analogue, 17 dont la seconde entrée 18 reçoit à intervalles réguliers un signal de validation fourni par une horloge, l'intervalle de temps At entre deux signaux de validation successifs appliqués à l'entrée 18 satisfaisant à l'équation : M. At = Tm (1) dans laquelle Tm est la durée d'un cycle récurrent qu'on appelle par la suite cycle mineur ; M est le nombre d'instants élémentaires distants entre eux de At compris dans un cycle mineur. La durée Tm d'un cycle mineur est égale à la demi-période de la fréquence la plus élevée parmi les fréquences moyennes fl, t "rk' des bandes élémentaires de fréquences en lesquelles est divisé l'intervalle de fréquences de l'analyse spectrale. Dans une application, l'intervalle de fréquences était de 1000 kHz et le nombre des bandes élémentaires de 28. La sortie 19 de la porte ET 17 est appliquée pendant un cycle mineur à l'entrée 21 de l'un de deux registres à mémoires respectivement 221 et 222, de meme constitution, puis, au cycle mineur suivant, à l'autre registre, etc. Un registre à mémoire 22 est organisé en un certain nombre de mots, par exemple en 256 mots de 1 bit, ces indications numériques (ainsi que les autres indications numériques de la description n'ayant pas de caractère limitatif) et l'inscription dans le registre 22 de guigne de x(t)J a lieu dans l'ordre chronologique sous la commande d'un dispositif de commande d'écriture 23, opératoire en synchronisme avec entrée dans le registre 21 et cela par l'application sur son entrée 24 des memes signaux, distants de AT que ceux appliqués sur 11 entrée 18. Aux mots du registre 22 sont donc affectes des numéros,se se suivant dans l'ordres compris entre 1 et 256. Alors que le registre à mémoire 221 est en cours d'écriture pendant un cycle mineur, par exemple le cycle de rang (n+l), le registre à mémoire 222 est en cours de lecture, les mots de ce registre ayant été écrits au cours du cycle mineur précédent, à savoir celui de rang n. L'adressage des mots lus dans le registre à mémoire 222 est sous la dépendance d'un calculateur d'adresses de lecture 20 auquel le registre à mémoire 222 est relié par un circuit 10. Le calculateur d'adresses 20 réalise les équations ci après Dans ces équations mk est l'adresse au nième cycle mineur correspondant à la n fréquence k ; mk mn 1 est l'adresse correspondant à la meme fréquence k au cycle mineur précédent (n-î) ; k est la fréquence considérée ; AT a la valeur définie ci-dessus ; M a la valeur définie ci-dessus ; p et modulo ont les significations habituelles. Le calculateur d'adresses 20 comprend une mémoire circulante 25, par exemple de 56 mots de chacun 9 bits. La sortie 26 de la mémoire circulante 25 comprend un circuit 27 qui fait retour, pour la réalisation de l'équation (2) ci-dessus, à la mémoire circulante par l'intermédiaire d'un dispositif de transfert 28 et d'un additionneur-soustracteur 29. Le registre de transfert 28 extrait la retenue et introduit alors par le circuit 32 une interdiction d'addition ou de soustraction par l'additionneur-soustraeteur 29. Sur une seconde entrée 31 de I'additionneur-soustracteur 29 est appliquée la valeur 2k. La figure 2 montre schématiquement, à sa partie inférieure, un diagramme représentatif de signe de x(t)J . L'instant de préle- vement au (n-lième cycle mineur schématisé sur diagramme de la partie supérieure est montré en 1. Le prélèvement suivant a lieu non pas au nième cycle mineur, mais au (n+l)ième cycle mineur, comme montré en 2. La logique de signe, qui réalise l'inversion de signe d'un cycle mineur à l'autre lorsque deux instants de prélèvements successifs sont dans deux cycles mineurs successifs, inhibe ici l'inversion de signe pour tenir compte du fait qu'il nty a aucun instant de prélèvement au cours du nième cycle mineur. La valeur soigne de xj lue dans la case mn du registre à mémoire 222 est appliquée par le circuit 33, par l'intermédiaire d'une logique de signe 34, à une première entrée 35 d'un addition- neur-soustracteur 36 dont la sortie 37 est reliée à l'entrée 38 d'une seconde mémoire circulante 39. Celle-ci réalise l'équation ci-après d'une valeur y( f ) - k signe alternance = signe x(tn-l) signe alternance La mémoire circulante 39 a la meme constitution que la mémoire circulante 25. Elle comprend, par exemple, 56 mots, de chacun 9 bits, en correspondance de 28 parties réelles et de 28 parties imaginaires en correspondance de l'intégrale de la transformee de Fourrier, à savoir dont l'équation (3) est une approximation. A la sortie 41 de la mémoire circulante 39 est prélevée la valeur y(f). et ainsi par le circuit 42 parvient, à un périphérique 43 d'un micro-calculateur, en alternance, la partie réelle et la partie imaginaire correspondant successivement aux diverses fréquences moyennes des bandes élémentaires de fréquences, ces fréquences moyennes formant une progression harmonique, de sorte que les périodes correspondantes forment une progression arithméle. A l'achèvement du nième cycle mineur les rôles des registres à mémoire 22 sont inversés : les valeurs vignes de x} mises en mémoire dans le registre 221 au cours du nième cycle mineur sont lues au cours du cycle mineur suivant, de rang (n+l), sous la commande du calculateur d'adresses 20. De la mémoire circulante 39 sont tirées de nouvelles valeurs yak). Au nième cycle mineur, un ordre donné par la gestion sur l'entrée 44 du périphérique 43 applique à la sortie 45 la valeur accumulée dans les N cycles mineurs et qui constitue l'information d'analyse spectrale recherche propre à subir les traitements ultérieurs. La durée entre deux ordres appliqués à l'entrée 44 peut être appelée cycle majeur. L'appareil selon l'invention s'applique avantageusement pour l'analyse spectrale d'un rayonnement radar réfléchi, en vue de la reconnaissance d'un écho de cible parmi une multiplicité d'échos. REVESDICATIOlIS 1. Procédé d'analyse spectrale, notamment d'un rayonnement radar réfléchi, pour la reconnaissance d'un écho de cible parmi une multiplicité d'échos, caractérisé en ce que, pour le calcul des intégrales de la transformée de Fourrier, on retient non pas la valeur de l'amplitude du signal reçu mais seulement son signe > on choisit, comme fréquences moyennes des bandes élémentaires pour l'analyse, des valeurs de fréquences étagées suivant une progression harmonique et on choisit des instants de prélèvement du signe du signal reçu tels qu'auxdits instants les valeurs du cosinus ou du sinus de I'exponentielle desdites intégrales sont (+1) ou (-1). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les instants de prélèvement régulièrement distants de AT sont définis par la formule M. At = T m dans laquelle : est la durée d'un cycle récurrent, ou cycle mineur, égale à la demi-période de la fréquence la plus élevée parmi les fréquences moyennes des bandes élémentaires de fréquences ; M est le nombre d'instants élémentaires, distants entre eux de At compris dans un cycle mineur. 3. Appareil pour l'analyse spectrale d'un rayonnement, notamment d'un rayonnement radar réfléchi, pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour ne retenir que le signe de l'amplitude du signal reçu, des moyens pour mettre en mémoire ce signe à des temps régulièrement espacés d'un intervalle At et des moyens pour réaliser l'équation ci-après signe alternance = signe de signe alternance signe alternance et dans lequel les adresses des valeurs prélevées de signe x(tS sont déterminées par un calculateur d'adresses de lecture réalisant les équations ci-après mk est l'adresse au nième cycle mineur correspondant à la fréquence k ;; k mk est l'adresse correspondant à la fréquence k au cycle mineur précédent (n-1) k est la fréquence considérée ; At a la valeur définie ci-dessus ; M a la valeur définie ci-dessus ; p et modulo ont les significations habituelles. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend deux registres de mémoire dont l'un est en condition de lecture et relié à la mémoire circulante pendant un cycle ou cycle mineur, tandis que l'autre est encondition d'écriture, des moyens étant prévus pour intervertir les rôles des deux registres pour que le second prenne la condition de lecture au cours du cycle mineur suivant, tandis que le premier prend sa condition d'écriture. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4 > caractérisé en ce que le calculateur d'adresses est également une mémoire circulante.