Brevet FR2422176A1 — publié le 19791102

La présente invention concerne les radars Doppler à impulsions et se rapporte plus particulierement à un radar permettant la détection des cibles proches tout en utilisant la technique de la compression d'impulsions. Le pouvoir de resolution en distance d'un radar à impulsions depend de la dure de l'impulsion emise ; par ailleurs, sa porte est limite par la puissance crete maximum de ltemetteur. I1 est connu, dans ces conditions, d'utiliser la technique dite "de compression d'impulsions1' pour augmenter l'energie transmise par impulsion. Selon cette technique, une impulsion de longue duree T est emise et l'impulsion est convenablement modulée de maniera à augmenter sa largeur de bande.A la réception, l'impulsion reçue est comprimée à une valeur T T i que la largeur de bande de l'impulsion emise soit egale Ts largeur de bande de l'impulsion comprimee. Dans de tels radars, le recepteur est ferme pendant toute la dure de l'impulsion d'emission, ce qui a pour effet de réduire la durée des impulsions reçues de toutes les cibles situées à une distance proche du radar. Comme dans la suite du traitement du signal, et notamment apres compression des impulsions, ces impulsions reduites sont eliminees, cela revient à neutraliser, du point de vue detection, une certaine zone proche du radar. Genera- lement cette technique de compression dtimpulsions est utilisée dans des radars de surveillance lointaine. Cependant, dans certaines applications où sont requises à la fois une grande portee et une surveillance proche, cette zone aveugle constitue une gêne à l'exploitation. Aussi un objet de la presente invention est un radar Doppler emet- tant des impulsions de longuet dure et presentant une zone aveugle reduite. Selon une caracteristique de l'invention, un radar Doppler émettant des impulsions de longue durée et comportant des moyens pour fermer le récepteur pendant toute la durée de l'impulsion d'omission comporte en outre des moyens pour reconnaître à la réception les impulsions tronquées et des moyens de traitement differencié desdites impulsions tronquées et des impulsions conipletas. Selon une autre caractéristique de l'invention, le radar Doppler enettant des impulsions modulées selon un code binaire à N moments comprend N-J portes en distance elemantaires juxtaposées, correspondant chacune à un moment dudit code de modulation, et P portes en distance normales juxtaposées, correspondant chacune à une impulsion complète, lesdites N+P-I portes en distance recevant le signal radar apres détection coherente ; les sorties desdites portes en distance elomentaires sont appliquees à des premiers moyens de filtrage, de détection, de comparaison a un seuil, et ensuite à des moyens logiques qui délivrent une information de présence de cible à la date correspondant à la Keme porte en distance élémentaire lorsque les K premières sont excitées ; la sortie de chaque porte en distance normale, qui est constituée par un corrélateur recevant la réplique du code émis, est appliquée à des seconds moyens de filtrage, de détection et de comparaison à un seuil, et les informations délivrées par lesdits moyens logiques sont ajoutées aux informations provenant desdites portes en distance normales. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente inven tion apparattront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation particuliers, ladite description étant faite à titre purement illustratif et en relation avec les dessins joints dans lesquels - la figure I montre un diagramme général du traitement du signal dans le cas d'un radar Doppler à compression d'impulsions ; - les figures 2.a à 2.c représentent un exemple de modulation binaire de phase à l'aide d'un code de Barker à treize moments ; - la figure 3 montre le schéma d'un récepteur adapté à une impulsion modulée par un code de Barker à treize moments ;; - la figure 4 montre un exemple de réalisation de type parallèle d'un dispo sitif de traitement en accord avec les principes de ltinvention ; - la figure 5 montre le schéma d'une porte en distance normale constituée par un corrélateur - les figures 6.a à 6.n représentent les diagrammes des signaux reçus de cibles situées à des distances différentes du radar ; - la figure 7 montre un exemple de réalisation de type série d'un dispositif de traitement selon l'invention ; et - la figure 8 montre un autre exemple de réalisation de type série d'un dispositif de traitement selon l'invention. Le schéma de la figure I représente un radar Doppler cohérent à compression d'impulsions et à traitement numérique du signal reçu. Il comporte un émetteur I relié à une antenne 2 par l'intermédiaire d'un duplexer 3. Le signal reçu par l'antenne 2 est appliqué à un récepteur 5 par l'intermédiaire du duplexaur et d'un circuit de protection ou limiteur 4 qui protège les circuits de réception pendant l'émission. Le récepteur 5 comporte des étages classiques d'amplification, de filtrage et de changement de fréquence. En sortie du récepteur, le signal est appliqué à un détecteur synchrone 6 qui reçoit par ailleurs une onde de référence Ref. Le signal vidéo recueilli est ensuite appliqué à un échantillofneur-codeur 7 et à un corrélateur 8 qui comprime l'impulsion reçue.Les signaux sont alors mémorisés dans la mémoire 9 avant d'être traités dans deux voies parallèles. La première voie comporte un filtre Doppler 10, un intégrateur à seuil 1S, une mémoire 13 et un décodeur numérique-analogique 15, tandis que la deuxième voie comporte un intégrateur à seuil 12, une mémoire 14 et un décodeur numérique-analogique 16 dont la loi de sortie est logarithmique. Les signaux analogiques fournis par les deux voies sont alors mélangés dans le mélangeur 17 avant d'être appliqués, par exemple, à un indicateur vidéo. Les figures 2.a à 2.c et la figure 3 permettent de comprendre le principe de fonctionnement de la compression d'impulsions par modulation binaire de phase. On a représenté à la figure 2.a l'onde porteuse non modulée, à la figure 2.b un code de Barker à treize moments et à la figure 2.c l'onde porteuse modulée par ce code. La phase de l'onde porteuse modulée est 0 ou Ir durant chaque sous-impulsion suivant les moments successifs du code binaire de longueur N = 13. Le récepteur adapté à l'impulsion émise ou corrélateur est représenté à la figure 3. Il comporte essentiellement un circuit de retard T, un circuit de pondération R et un circuit de sommation S.Le circuit de retard T est de longueur N-l, il reçoit les échantillons de l'impulsion reçue et comporte N sorties qui sont pondérées dans le circuit de pondération R par la réplique du signal émis. Les sorties pondérées ri à rl3 sont alors appli quées au circuit de sommation S qui fournit en sortie une impulsion comprimée à la date du treizième moment du code reçu. Dans le cas d'un radar émettant des impulsions dont la durée est de 13 ps, la première impulsion complète que le radar peut recevoir correspond à un signal réfléchi retardé de 13 ps par rapport à l'impulsion émise, ce qui correspond à une cible située à mille neuf cent cinquante mètres du radar. On a vu précédemment que les signaux réfléchis provenant de cibles plus proches étaient en fait éliminés par le corrélateur, ce qui rend le radar aveugle pour une zone circulaire de mille neuf cent cinquante mètres de rayon. Cela est dû au fait que, le récepteur étant fermé pendant toute la durée de l'impulsion d'émission, les impulsions reçues de cibles situées dans cette zone circulaire sont incomplètes. C'est la raison pour laquelle il est proposé selon l'invention de détecter les impulsions incomplètes et de les traiter séparément ; ctest-à-dire sans les appliquer au corrélateur. La figure 4 montre un exemple de réalisation possible du traitement différencié des codes tronqués et des codes complets. Dans le cas la durée des impulsions émises est de 13 ps, la durée des impulsions incomplètes est comprise entre 1 et 12 Ps selon que la cible à laquelle correspond l'impulsion incomplète est située à une distance du radar comprise entre cent cinquante et mille huit cents mètres. La reconnaissance des codes tronqués est effectuée grâce à des portes élémentaires PEI à PEl 2 de durée égale à i s et décalées entre elles de J jais. Chaque porte élémentaire correspond à un élément du code emis.S'il y a une cible dans une porte donnée, il apparaît une impulsion qui reproduit un des éléments du code ; le signal correspondant est alors appliqué à un filtre Doppler (ODEI, EDE2, ..., EDEI2) pour séparer les cibles mobiles des cibles fixes. La composante Doppler est détectée (DEI, DE2, DE12) et appliquée à un circuit à seuil (SEl, SE2, ..., SE12). Les sorties des circuits à seuil SEl à SE12 sont appliquées à un circuit logique L qui indique la présence d'une cible dans la Kème porte élémentaire lorsque les K premières portes sont excitées. Les impulsions complètes sont traitées de manière connue à l'aide de portes en distance normales (Cl, ..., C256). Ces portes en distance normales sont en fait constituées par des corrélateurs qui, dans cette application, peuvent être tels que représenté à la figure 5. Le corrélateur, ou porte normale en distance, comporte un multiplicateur N qui reçoit d'une part le signal vidéo et d'autre part la réplique convenablement retardée RE du code émis. La sortie du multiplicateur N est appliquée à un circuit de sommation SO qui effectue au rythme de signaux d'horloge HO la somme des signaux ainsi pondérés. Le retard dont est affectée la réplique RE varie d'une porte normale à une autre. Chaque corrélateur est suivi d'un filtre Doppler (FDNl,-..., PDN256), d'un détecteur (DNI, ..., DN256) et d'un circuit à seuil (SSl, ..., SN256). Les diagral es des figures 6.a à 6.n montrent différentes configurations de signaux reçus de cibles situées dans la zone proche du radar, à la limite et au-delà de cette zone. On a représenté à la figure 6.a l'échelle en temps et en distance, à la figure 6.b l'impulsion émise au temps t = O, aux figures 6.c à 6.e les signaux reçus ou obtenus après traitement qui correspondent à une cible située à cent cinquante mètres du radar, aux figures 6.f à 6.h les signaux reçus ou obtenus après traitement qui correspondent à une cible située à neuf cents mètres, aux figures 6.i à 6.k ceux qui correspondent à une cible située à mille neuf cent cinquante mètres et aux figures 6.1 à 6.n ceux qui correspondent à une cible située à quatre mille deux cents mètres. L'impulsion reçue d'une cible située à cent cinquante mètres du radar est décalée de 1 ps par rapport à l'impulsion d'émission (figure 6.c) ; en conséquence, seule la première porte élémentaire PEl sera excitée et une sousimpulsion correspondant au treizième moment du code (figure 6.d) sera appliquée au circuit logique L qui délivrera une impulsion à la date correspondante (figure 6. e). Dans le cas d'une cible située à neuf cents metres du radar, l'impulsion reçue (figure 6.f) est décalée de 6 Ils par rapport à l'impulsion d'émission ; en conséquence, les six premières portes élé- mentaires PEl à PE6 seront excitées et les sous-impulsions correspondant aux moments 8 à 13 (figure 6.g) seront appliquées au circuit logique L qui délivrera une impulsion (figure 6.h) à la date de la dernière sous mpulsion. Lorsque la cible est située à mille neuf cent cin quante mètres du radar, l'impulsion reçue (figure 6 .i) est complète et la première porte normale ou premier corrêlateur Cl qui reçoit par ailleurs la réplique retardée de 13 s du signal émis, délivre une impulsion comprimée (figure 6.k).Cette impulsion comprimée est envoyée dans le filtre Doppler FDNI puis, après détection par le détecteur DNi, est appliquée au circuit à seuil SN.l. La sortie du circuit à seuil SN1 est également appliquée au circuit logique L. En effet, lorsque la première porte normale est excitée, les portes élémentaires PE1 à PEi2 le sont également , or, il n'est pas souhaitable que le circuit logique L délivre une impulsion à la date de la douzième porte élémentaire PEl2 si le premier corrélateur C1 est excité. C'est pourquoi l'information "présence d1 une cible dans le premier corrélateur C1"est fournie au circuit logique L, lequel, si cette information existe, ne délivre pas d'impulsion correspondant à la douzième porte élémentaire PE12. Un problème se pose lorsque à la fois, les douze portes élémentaires PE1 à PE12 et l'un quelconque des corrélateurs C2 à C12 sont excités. Dans ce cas, il existe alors au mornes deux cibles dont les échos se recowrent et dont l'une est située dans la zone critique proche du radar. Il n'est alors pas possible de déterminer à quelle distance se trouve la cible proche. Supposons que le Xème corrélateur CX et les douze portes élémentaires PE1 à PE12 soient excités ; on sait alors qu'il existe au moins une cible à une distance du radar comprise entre (X-1)x 150 m et 1800 m. Le circuit logique L pourra dans ce cas délivrer une impulsion à la date correspondant à la distance la plus courte, soit (X-l) x 150 m.Cette indétermination n'est en fait pas très géante car les impulsions reçues, qui proviennent de cibles mobiles, ne se chevaucheront pas longtemps et l'information précise de la distance de la cible proche sera fournie dès que les échos seront séparés. On a représenté aux figures 6.1 à 6.n les signaux reçus d'une cible à quatre mille deux cents mètres. L'impulsion reçue (figure 6.1) est décalée de 28 s par rapport à l'impulsion complète ; le corrélateur C29 est excite et fournit une impulsion comprimée (figure 6.n) à la date du treizième ma t du code reçu. Les informations 'présence d'une cible mobile" délivrées par le circuit logique L etiou par les corrélateurs Cl à C256 sont ensuite traitées de manière connue et conformément au schéma de la figure 1. Les flèches verticales qui sont représentées aux figures 6.e, 6.h, 6.k et 6.n indiquent l'origine des temps pour le récepteur. L'échelle des temps du récep- t-r est donc décalée de 12 01s par rapport à l'échelle des temps de l'émetteur représentée à la figure 6.a Les schémas des figures 7 et 8 montrent deux autres exemples de réalisation des circuits de traitement différencié des codes tronqués et des codes complets. Ces deux semples correspondent à des réalisations du type série par opposition à la réalisaticn de type parallèle montrée à la figure 4. Selon la variante de la figure 7, le signal vidéo est reçu, après echantillonnage et codage, sur l'entrée ECI. Pendant l'intervalle de temps correspondant aux douze premières portes en distance élemçntaires, les codes reçus sont appliqués simultanément à un corrélateur (TI, Ri, S1) et à un filtre Doppler numérique FDl dont la sortie est appliquée à un circuit logique Li. Pendant l'intervalle de temps correspondant à la treizième porte en distance élemen- taire, la sortie du corrélateur est reliée audit filtre Doppler numérique Ini dont la sortie se retrouve sur la sortie SFJ après un temps détermine par le circuit de retard D.Cette réalisation tire profit du fait qu'une information ntest disponible en sortie du corrélateur qu'à la date du treizième moment de chaque code reçu, laissant ainsi le temps nécessaire pour traiter les codes incomplets. Le corrélateur utilisé est conforme à celui représenté à la figure 3. il comporte un registre à décalage TJ dont les treize sorties sont > après pondération par le circuit de pondération R1, appliquées au circuit de sommation S1. De méme que dans l'exemple de réalisation de type parallèle, le circuit logique LI a pour fonction de donner le rang K de la dernière porte élémentaire excitée lorsque les K premières portes sont excitées.Comme on l'a vu precedemment, si les douze premières portes élémentaires en distance sont excitées, le circuit logique ne doit délivrer une information que si la treizième porte n'est pas aussi excitée. C'est donc pour permettre au circuit logique L1 de prendre une décision qu'on retarde (circuit D) l'information fournie par le corrélateur. La séquence du système est commandée par des signaux d'horloge qui positionnent convenablement les interrupteurs I1 et I2. Ceux-ci sont représentés sur la figure 7 dans une position qui correspond à l'analyse des codes tronqués. Le schéma de la figure 8 montre une variante d'une réalisation de type série dans laquelle le signal vidéo code et reçu sur sur l'entrée EC2 est d'abord filtré par le filtre Doppler numérique FD2 avant d'être appliqué à un registre à décalage T2. Les sorties du registre à décalage T2 sont appliquées d'une part à un corrélateur CR et d'autre part à un circuit logique L2. Le circuit logique délivre, s'il y a lieu, une information de présence de cible à la date de l'une des douze premières portes élémentaires et le corrélateur CR délivre, s'il y a lieu, une information de présence de cible à la date de la treizième porte élémentaire et des portes normales suivantes. La variante montrée à la figure 8 peut être avantageuse par rapport à celle montrée à la figure 7 en ce que le filtre Doppler, lorsqu'il est placé avant le corrélateur, peut fonctionner avec un nombre d'éléments binaires plus faible que lorsqu'il est placé après le corrélateur. I1 s'ensuit donc un coût réduit de mise en oeuvre. Bien entendu, les informations de présence de cible dans l'une quelconque des portes en distance élémentaires ou normales sont fournies en multiplexage temporel sur la sortie SP2 ; elles sont ensuite exploitees par des moyens connus de l'homme de l'art. Bien que la présente invention ait été décrite dans le cadre d'exemples particuliers de realisation, il est clair qu'elle n'est cependant pas limitée auxdits exemples et qu'elle est susceptible de modifications ou de variantes sans sortir de son domaine. REVENDICATIONS J. Radar Doppler émettant des impulsions de longue durée et comportant des moyens pour fermer le récepteur pendant toute la durée de l'impulsion d'emission, caractérisé en ce qu'il comprend, à la reception, des moyens pour reconnaitre les impulsions tronquées et des moyens de traitement différencié desdites impulsions tronquées et des impulsions complètes. 2. Radar Doppler selon la revendication l et dont les impulsions d'émission sont modulées selon un code binaire à N moments, caractérisé en ce qutil comprend NI portes en distance élémentaires juxtaposées, correspondant chacune à un moment dudit code de modulation, et P portes en distance normales juxtaposées, correspondant chacune à une impulsion camplete, lesdites N+P-I portes en distance recevant le signal radar après détection cohérente ; en ce que les sorties des portes en distance élémentaires sont appliquées à des premiers moyens de filtrage Doppler, de détection et de comparaison à un seuil, et ensuite à des moyens logiques qui délivrent une information de présence de cible à la date correspondant à la Kème porte en distance elemenr taire lorsque les K premières sont excitées ; en ce que la sortie de chaque porte en distance normale, qui est constituée par un corrélateur recevant la réplique du code émis, est appliquée à des seconds moyens de filtrage Doppler, de détection et de comparaison à un seuil ; et en ce que les informations délivrées par lesdits moyens logiques sont ajoutées aux informations provenant desdites portes en distance normales. 3. Radar Doppler selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque porte en distance normale ou corrélataur consiste en un multiplicateur effectuant le produit du signal radar reçu par la réplique du code émis et en un circuit de sommation effectuant la somme des échantillons ainsi pondérés par ledit circuit multiplicateur. 4. Radar Doppler selon la revendication 2, caractérisé en ce que les sorties desdits seconds moyens correspondant aux portes en distance normales qui recouvrent en tout ou partie lesdites N-l portes en distance élémentaires sont également appliquées auxdits moyens logiques qui délivrent une impulsion à la date de la (X-l)ème porte en distance élémentaire quand les N portes en distance élémentaires et la Xème porte en distance normale sont simultanément excitées, x etant compris entre I et N-i. 5. Radar Doppler selon la revendication i et dont les impulsions sont modulées selon un code binaire à N moments, caractérisé en ce que le signal vidéo reçu est, après détection cohérente, échantillonne à un pas correspondant à la durée d'un moment dudit code et que chaque échantillon est codé ; en ce que les échantillons codés sont appliqués à un corrélateur et, simultanément, pendant l'intervalle de temps correspondant aux N-1 premiers moments dudit code binaire, à un filtre Doppler numérique ; en ce que ledit filtre numérique est ensuite relié à la sortie dudit corrélateur et en ce que les informations de présence de cible sont obtenues soit en sortie de moyens logiques reliés à la sortie dudit filtre Doppler, soit en sortie d'un circuit de retard qui est relié à la sortie dudit filtre Doppler lorsque celui-ci est lui-même relié à la sortie dudit corrélateur, lesdits moyens logiques délivrant une impulsion à la date du dernier moment d'un code tronqué reçu. 6. Radar Doppler selon la revendication 1 et dont les impulsions sont modulées selon un code binaire à N moments, caractérisé en ce que le signal vidéo reçu est, après détection cohérente, échantillonné a un pas correspondant à la durée d'un moment dudit code et que chaque échantillon est codé ; en ce que les échantillons codés sont appliqués à un filtre Doppler numérique dont la sortie est appliquée à un registre à décalage à sorties multiples ; et en ce que les sorties dudit registre sont appliquées d'une part à des moyens logiques qui délivrent une impulsion à la date correspondant aux codes tronqués reçus, et d'autre part à un corrélateur qui délivre une impulsion comprimée pour chaque code complet reçu