Brevet FR2481465A1 — publié le 19811030

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA DETERMINATION PRECISE D'AZIMUT A PARTIR DE LA MESURE DE PLUSIEURS DEPHASAGES. * L'invention concerne un procédé pour la détermination de l'azimut a d'un répondeur radioélectrique par rapport à un radar qui émet une onde dont la fréquence F est fonction linéaire du temps, ledit radar comportant une antenne émettrice, ainsi que deux antennes récep- trices séparées par une distance d, et mettant à disposition deux si- gnaux de battement soustractrif Fb1 et Fb2 de fréquences respectives fb1 et fb2 entre l'onde émise d'une part et l'onde reçue en écho dudit répondeur sur chacune des deux antennes réceptrices d'autre part. L'invention concerne aussi un dispositif de mesure d'azi- mut a mettant en oeuvre ledit procédé, le dispositif faisant partie d'un système radar qui émet une onde continue à haute fréquence modulée en dents de scie de fréquence ayant une excursion de fréquence AF constante et une durée T, et qui reçoit simultanément la même onde émise un court instant auparavant, après réflexion à travers un répondeur radioélectri- que, ledit radar mettant à disposition une première fréquence de batte- ment fb1 d'un signal Fb déduit du mélange soustractif entre le signal émis de fréquence instantanée F et le signal reçu sur une première an- tenne réceptrice et une deuxième fréquence de battement fb2 d'un signal Fb2 déduit du mélange soustractif entre le même signal émis à la fré- quence F et le signal reçu sur une deuxième antenne réceptrice, la di- rection de- référence pour la mesure de l'azimut a dudit répondeur étant la médiatrice du segment de longueur d ayant pour extrémités lesdites antennes réceptrices. L'angle d'azimut a à déterminer est l'angle formé entre une direction prédéterminée, par exemple un axe orienté lié à l'appareil 2 481465 de mesure de a et l'axe ayant pour origine l'appareil de mesure et pour extrémité une cible que l'on cherche à localiser angulairement. De pré- férence, le lieu de mesure est situé au sol, l'appareil de mesure com- portant un radar émetteur-interrogateur, et la cible est un aéronef com- portant un répondeur radioélectrique. Le lieu de mesure peut aussi être un autre aéronef. En pratique, l'angle a à déterminer est de préférence l'angle entre le plan médiateur des antennes réceptrices dudit radar et l'axe radar-cible. D'autre part, le répondeur radioélectrique qui appar- tient à la cible peut être un simple réflecteur passif, dans la mesure o il est isolé dans l'espace qui l'environne. Le matériel utilisé pour la mise en oeuvre de l'inven- tion est, en ce qui concerne le radar émetteur-interrogateur, par exem- ple du type décrit partiellement dans le brevet français no 1 557 670. La demanderesse part d'un état de la technique selon lequel le radar dé- crit dans ce brevet comporte en outre une deuxième antenne réceptrice à partir de laquelle un deuxième signal de battement soustractif Fb- à la fréquence fb2 entre l'onde émise et l'onde reçue sur ladite deuxième an- tenne réceptrice est fourni par un deuxième mélangeur. Un tel radar est un appareil de mesure de distance et comporte à cet effet une boucle d'asservissement telle que le premier signal de battement Fb est mainte- nu à une fréquence fb1 sensiblement constantelorsque ladite distance varie. Ceci a pour conséquence une variation de la durée de la dent de scie émise, en fonction linéaire de la distance, pour une excursion en fréquence UF de la dent de scie constante. Il faut noter que l'invention n'est pas limitée à ce ty- pe de matériel. Elle s'applique aussi à un radar qui émet des dents de scie de fréquence, de durée et d'excursion en fréquence constantes, et qui délivre deux signaux de battement Fb et Fb- obtenus chacun par mé- lange soustractif entre l'onde émise et l'onde reçue en écho du répon- deur sur une antenne réceptrice. Le répondeur utilisé est par exemple du type décrit dans le brevet français 2 343 258 en référence aux figures 9 et 10 de ce bre- vet, ce qui permet de calculer l'azimut de la cible jusqu'à des distan- ces supérieures à 100 km. A l'aide de deux appareils de mesure de distance du ty- pe décrit dans le brevet français 1 557 670 déjà cité et possédant en commun une antenne émettrice et chacun une antenne réceptrice, il est 2 48 1465 connu de déterminer l'azimut par triangulation, à partir de la mesure de deux distances en vertu de la formule R1 -R2 Sig. d dans laquelle: d est la distance (fixe) entre antennes réceptrices, R1 est la distance entre le répondeur et une antenne réceptrice, R2 est la distance entre le répondeur et l'autre antenne réceptrice. L'antenne émettrice est située à la distance R du répondeur. Les distan- ces D,DVeffectivement mesurées par les appareils de mesure de distan- ce sont respectivement: R + R D1 2 R + R2 D2 2 Il vient donc: 2(D1 - D2) sina= d Ce principe pour la détermination de a est décrit plus en détail dans le brevet français déjà cité 2 343 258. Une telle détermination de a présente l'inconvénient de nécessiter au moins un appareil de mesure de distance (par commutation alternative de la boucle d'asservissement sur l'une ou l'autre antenne réceptrice - les fréquences fb1 et fb2 étant égales dans ce cas) et d'autre part, la mesure de a est peu précise étant donnée la longueur de la chaîne de traitement de signal nécessaire pour aboutir à la déter- mination des distances D et D2et de leur différence, ce qui additionne les erreurs absolues produites par les différents organes de traitement du signal, l'augmentation de l'erreur cumulée étant d'autant plus sensi- ble que la distance R est grande. Il est aussi possible, en utilisant un état de la tech- nique qui sert de point de départ pour l'invention et qui est défini ci- dessus, de déterminer l'angle a à partir de la formule sin a = AF (fb -fb) 1 248 1465 c étant la vitesse de propagation d'une onde électromagnétique. Une telle détermination de a déduite des mesures respec- tives de T, fb1 et fb 2 présente les mêmes inconvénients que décrit ci- dessus. L'invention a pour but d'obtenir sur a une précision as- sez grande, par exemple de quelques centièmes de degrés, à partir d'un matériel radar peu sophistiqué, cette précision étant du même ordre que celle obtenue à partir d'un système radar servant à l'atterrissage d'un avion (système ILS). Plus précisément l'invention vise à obtenir cette grande précision à partir de deux antennes seulement, alors que dans les systèmes classiques de mesure d'angle elle est obtenue à partir d'un grand nombre d'antennes (interféromètres à plusieurs antennes). Ce but est atteint grâce au fait que le procédé défini en préambule comporte au moins les étapes suivantes: - La mesure algébrique du déphasage 'f entre les signaux Fb1 et Fb2 et la mesure de la fréquence F1 à un premier instant t1 donné choisi ar- bitrairement, - La mesure algébrique du déphasage 't" entre les signaux Fb1 et Fb2 et la mesure de la fréquence F2 à un deuxième instant t2 choisi arbitrai- rement, ' - t étant tel que le même nombre de sinusoïdes de fb et fb2 soit pris en compte sensiblement entre les deux instants t1 et t2, - Le calcul d'une variation de déphasage relative globale Af éventuelle- ment supérieure à 211 entre les instants t1 et t2, par différence entre tY? et YP, - Le calcul approché de Y qui est le déphasage global audit premier ins- tant tl, à compter de la fréquence F nulle entre les signaux Fb, et Fb2, en fonction de F1, F2 et de la valeur de A'- trouvée à l'étape précédente, soit fp - La détermination de l'angle maximal 2k1I, k étant un nombre entier po- sitif réellement contenu dans l'angle If à partir de Y, tW trouvé à l'étape précédente, et des signes respectifs de - Le calcul de sin a à partir des valeurs de F1, d et de la valeur pré- cise de If trouvée à l'étape précédente, - Le calcul de a à partir de la valeur de sin a de l'étape précédente, - L'affichage de la valeur de a trouvée à l'étape précédente. 2 481465 De même, afin d'obtenir une grande précision pour a, le dispositif défini en préambule est remarquable en ce qu'il comporte: - Des premiers moyens de mise en forme desdits signaux à fréquence fb1 et fb2 sous forme de signaux carrés de même phase et de même fréquen- ce, - Des deuxièmes moyens pour mesurer le déphasage YO entre les signaux o carrés de fréquence fb' et fb29 ainsi que la fréquence F pour au moins un point de ladite dent de scie, - Des troisièmes moyens pour déterminer au moins deux trains de signaux carrés présentant le même nombre de périodes et dont les origines res- pectives diffèrent de moins d'une période, - Des quatrièmes moyens pour mesurer la variation de phase relative glo- bale Lt entre le commencement, à l'instant t1 pour une fréquence F1, et la fin, à l'instant t2 pour une fréquence F2, desdits trains de si- gnaux carrés, - Des cinquièmes moyens de calcul et d'affichage de l'angle a à partir des valeurs de Fi, F2, d, f et A-. Une formule simple indiquée dans la description détaillée permet de cal- culer, pour un point donné de la dent de scie la valeur de sin a à par- tir de la valeur T du déphasage global entre Fb1 et Fb2, et ceci avec la précision requise. La valeur (f0 mesurée pour ce point de la dent de scie ne représente cependant que la partie de 'f qui est inférieure à 2H. L'idée de base de l'invention consiste à déterminer l'angle 2k11 qui, ajouté à SlOo, reconstitue l'angle ô4. Ceci est possible grâce à la mesure du déphasage '?' pour au moins un deuxième point de la o dent de scie. Ainsi, si les déphasages À, À' sont mesurés avec une précision de l'ordre de 10,par exemple, soit une erreur relative de l'or- dre de 0,5 0, il est possible d'obtenir l'angle ' avec une précision re- lative beaucoup plus élevée. En effet, le déphasage global entre Fb1 et Fb2 est obtenu avec une précision relative de l'ordre de 1 ramené à plusieurs milliers de degrés. Cette grande précision se répercute sur celle de a. La description suivante en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'inven- tion peut être réalisée. La figure 1 est le schéma synoptique simplifié d'un ra- dar qui émet et reçoit simultanément une onde continue à haute fréquence, 2 48 146 5 modulée en dents de scie de fréquence, et qui met à disposition des si- gnaux nécessaires à la mise en oeuvre de l'invention. La figure 2 représente la variation de fréquence en fonction du temps des signaux émis et reçus. La figure 3 est le schéma synoptique d'un mode de réali- sation de l'invention. La figure 4 est un diagramme de temps permettant d'ex- pliciter le fonctionnement des circuits représentés aux figures 1 et 3. A la figure 1 est représenté un radar 1 qui peut être un radioaltimètre ou un appareil de mesure de distance à onde continue à haute fréquence modulée en dents de scie de fréquence, et qui comporte une antenne émettrice 2 ainsi que deux antennes réceptrices 3 et 4 si- tuées à la distance d l'une de l'autre. Le radar i fait partie d'un sys- tème qui comporte en outre un répondeur radioélectrique 5 représenté sur la gauche de la figure 1 et séparé du radar par une interruption 6 qui symbolise une distance pouvant dépasser 140 km. Le répondeur 5 comporte, de préférence, une seule antenne réceptrice-émettrice 7 en o'. Dans le but de renvoyer vers les antennes 3 et 4 du radar 1 l'onde reçue de l'antenne 2 avec une énergie suffisante, surtout pour les grandes dis- tances, le répondeur 5 est de préférence du type décrit dans le brevet 2 343 258 déjà cité en référence aux figures 9 et 10 de ce brevet, ou un répondeur ayant une structure et des performances comparables, c'est-à- dire qu'il comporte une ligne à retard qui établit un retard TO de l'or- dre de la microseconde entre le signal reçu et le signal réémis, un am- plificateur et des moyens pour échantillonner le signal reçu à une fré- quence de l'ordre de quelques centaines de kilohertz sous la forme d'au moins un commutateur pour radiofréquences. Le radar 1 est conçu pour analyser les signaux renvoyés par le répondeur 5 sur ses antennes récep- trices 3 et 4 et pour en déduire des signaux de sortie qui permettent, selon l'invention, de déterminer, avec une précision de l'ordre de quel- ques centièmes de degrés, la valeur de l'angle a qui est l'azimut du ré- pondeur par rapport au radar. Sur la figure 1, a est l'angle entre la médiatrice oz du segment de longueur d et de milieu o qui relie les cen- tres des antennes 3 et 4, et la direction oo'. En ce qui concerne la partie émission, le radar 1 com- porte un oscillateur commandé par tension 8 relié à l'antenne d'émission 2 et dont l'entrée reçoit le signal de sortie d'un générateur de dents 2 48 1465 de scie 9. La partie réception est constituée par deux chaînes de traitement de signal identiques. La première chaîne comporte en cascade un circuit mélangeur 10 dont la première des deux entrées est reliée à l'embouchure de l'antenne 3 et dont la deuxième entrée est reliée à la sortie de l'oscillateur par l'intermédiaire d'un coupleur 11, un filtre passe-bande 12, un amplificateur 13 et un limiteur d'amplitude 14. Le mélangeur 10 crée un battement soustractif entre ondes émise et reçue et à l'extrémité de la première chaîne, le dispositif limiteur d'amplitude 14 met à disposition sur une borne de sortie 15 un signal Fb1 à la fré- quence fb1 qui est la différence de fréquence instantanée entre l'onde émise en 2 et l'onde reçue en 3. Comme la première chaîne, la deuxième chaîne est constituée par la suc- cession en cascade de l'antenne réceptrice 4, du mélangeur 16, du filtre passe-bande 17, de l'amplificateur 18 et du limiteur d'amplitude 19, la deuxième entrée du mélangeur 16 étant aussi reliée au coupleur 11. La sortie du dispositif limiteur d'amplitude 19 met à disposition sur une borne de sortie 20 un signal Fb2 à la fréquence fb2 qui est la différen- ce de fréquence instantanée entre l'onde émise en 2 et l'onde reçue en 4. De plus, le radar 1 comporte deux organes qui reçoivent,de préférence, par un conducteur 28 le signal de tension de sortie du générateur de dents de scie 9, à savoir un générateur de signaux logiques 21 qui déli- vre des signaux DE et S sur les sorties 23 et 24 et un organe 22 qui dé- livre un signal F (ou X) sur une borne 25, les signaux DE et S étant aussi fournis à l'organe 22. La fonction des organes 21 et 22 est expli- quée ci-dessous, en référence aux figures 3 et 4. Sur la figure 1 sont aussi représentés un discriminateur de fréquence 26 à la fréquence cen- trale f0 et un intégrateur-anamorphoseur 27 disposés en cascade entre la sortie du limiteur d'amplitude 14 et une entrée de commande du généra- teur de dents de scie 9. Leur présence est facultative, ce qu'indique le tracé en trait interrompu, et leur fonction est expliquée ci-dessous. La figure 2 représente les courbes de fréquence en fonc- tion du temps du signal émis en 2 et 11, soit la courbe EM d'une part et de l'enveloppe des signaux reçus en 3 et 4, soit les courbes RE1 et RE2 respectivement d'autre part. La courbe EM a la forme d'une dent de scie symétrique ou asymétrique, de durée T fixe ou variable et d'excursion de fréquence AF, de préférence 2 48 1465 constante. Entre deux dents de scie, il peut exister un palier de durée fixe ou variable à la fréquence F. qui est la fréquence du début de la dent de scie. En pratique, F est de l'ordre de grandeur du GHz et AF de l'ordre de grandeur de la dizaine de MHz. En négligeant l'effet Doppler et en supposant que l'onde reçue en 3 et 4 est continue, les courbes RE1 et RE2 se déduisent de la courbe EM par translation parallèle à l'axe des temps, d'amplitude Tr1 et T2 respectivement. En se référant à la figu- re 1, T1 est le temps que met l'onde à parcourir la distance R entre les antennes 2 et 7, à transiter dans le répondeur 5 (temps To) et à parcou- rir la distance inverse R1 entre les antennes 7 et 3, soit: R + R1 T1 = + T0 (1) Il vient de même: R + R2 T2 = - + To (2)- Les fréquences de battement respectives fb1 entre RE1 et EM d'une part et fb2 entre RE2 et EM d'autre part s'expriment par les formules: 2 2R+ fb R 1 AF fb1 c t To) T (3) R +R 2 AF fb2 =(- +) t (4) 2 c o T Il faut noter que RE1 et RE2 ne sont que les enveloppes des ondes reçues par le radar. En effet, étant donné le type de répondeur utilisé préfé- rentiellement, l'onde renvoyée par ce dernier est hachée à la fréquence d'échantillonnage, c'est-à-dire que pour chaque cycle d'échantillonnage d'une durée typiquement égale à 2/us elle n'est présente, en sortie du répondeur 7 que pendant 1/ us environ. Il s'ensuit que le signal de bat- tement à la fréquence fb1 (ou fb2) en sortie du mélangeur 10 ou 16 est lui-même échantillonné à la fréquence d'échantillonnage du répondeur qui est de l'ordre de 500 kHz. La fonction du filtre passe-bande 12 ou 17 est précisément de reconstituer le signal de battement sous forme d'une sinusoïde à la fréquence fb1 et fb2 en éliminant notamment du spectre du signal reçu la raie à la fréquence d'échantillonnage et ses multiples. Ceci est possible moyennant que les fréquences fb1 et fb2 soient infé- 248 1465 rieures à la moitié de la fréquence d'échantillonnage, soit 250 kHz par exemple (théorème de Shannon). Lorsque la dent de scie est fixe-(T et AF constants), le critère défini au paragraphe précédent entraîne une limitation de la dis- tance entre radar et répondeur, en vertu des formules (3) et (4). Pour s'affranchir de cette limitation, on peut augmenter la fréquence d'échan- tillonnage (en diminuant la durée T du répondeur) et/ou diminuer le rapport ÉTF en agissant sur les valeurs de AF et T dans le radar, de fa- çon à rendre cette distance limite due à l'échantillonnage supérieure à la distance limite imposée par le gain maximal du répondeur 7. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'une des fréquences de battement fb1 ou fb2 est maintenue sensiblement égale à une fréquence constante f, grâce à une boucle d'asservissement de la partie émission du radar. A la figure 1, cette boucle d'asservis- sement est constituée par la succession en cascade, entre le coupleur Il et une entrée de commande du générateur de dents de scie 9, du mélangeur , du filtre 12, de l'amplificateur 13, du limiteur d'amplitude 14, du discriminateur de fréquence 26 et de l'intégrateur-anamorphoseur 27. Le signal de sortie du discriminateur 26 agit, par l'intermédiaire de l'in- tégrateur 27, sur le générateur 9 de façon à faire varier la pente des dents de scie tout en maintenant la fréquence fb constante, en fonction de la distance du répondeur. Dans ce type d'appareil de mesure de dis- tance connu, par exemple du brevet français 1 557 670 déjà cité, la du- rée T de la dent de scie est une fonction linéaire de la distance entre le répondeur et le radar, ce qui permet la mesure de cette distance. L'intérêt pour l'invention de la boucle d'asservissement décrite ci-des- sus est d'avoir des valeurs de fb1 et fb2 sensiblement constantes (la valeur de fb2 étant très proche de celle de fb1) indépendamment de la distance radar-répondeur, ce qui permet de s'assurer que le Théorème de l'échantillonnage est bien respecté. Dans la pratique, la fréquence f est de l'ordre de quelques dizaines de kilohertz, soit d'un ordre de grandeur plus faible que la fréquence d'échantillonnage. Si l'on se reporte à la partie gauche de la figure 1, les segments respectifs R, R1 et R2 qui relient l'antenne 7 aux antennes 2, 3 et 4 respectivement ont une longueur telle qu'on peut considérer les droites qui les portent comme étant parallèles avec une très bonne approximation. Il en résulte que la droite menée perpendiculairement à 248 1 465 la droite 00' (et aux droites qui portent R1 et R2) à partir du centre de l'antenne 3, fait avec le segment de longueur d un angle égal à a (angles à côtés perpendiculaires deux à deux". On peut en déduire: R2 - R1 sin - d5) D'autre part, on déduit des formules (3) et:4), par différence: R - R1 6F fb -fb- 2lLF (6) fb2 - fbl = c T6) La différence fb1 - fb2, valeur algébrique, peut s'exprimer sous la for- me d'un nombre de périodes fonction linéaire croissante du temps ou en- core d'un "déphasage global" coupe la droite des abscisses. La formule (7) peut s'écrire, en vertu de la formule (6): 2(R 1 - R?) AF 1= 2 -Ft (8) c T Or l'expression de la courbe F en fonction du temps pour chaque dent de scie est: F = F t en prenant pour t la même origine o" que ci-dessus. T La formule (8) peut donc s'écrire: 21(R - R2) Y = F (9) c En combinant les équations (5) et (9), il vient: p= 2 Fd sin a (10) c soit: sin a = 21 F d I (11) Dans l'équation (11), les valeurs de F (ou de X = c) et d sont connues avec une excellente précision mais l'angle f n'est pas mesurable direc- tement: il est seulement possible de mesurer avec une assez bonne pré- cision, de l'ordre de un degré, son représentant en valeur algébrique % dont le module est inférieur à 21 et dont le signe est soit celui qui convient pour %(et donc pour a), soit le signe opposé. La mesure de qui est une mesure de phase proprement dite donne donc lieu à une in- détermination et ne suffit pas pour l'évaluation correcte de t à un de- gré près seulement alors que la valeur absolue de l'angle f est de l'or- dre de quelques centaines à quelques milliers de degrés. L'angle 'f peut donc s'exprimer en fonction de 'P sous o l'une des deux formules suivantes: = o + 2kI si Y est positif (12) yp= 'o - 2k1 si f est négatif avec k entier positif. * Pour lever l'ambigulté attachée à la mesure de o on remarque que puisque F varie pendant la modulation en dents de scie, il en va de même pour %, en vertu de la formule (10), de façon que par exem- ple entre le début (fi, F1) et la fin (V2, F2) de la dent de scie, il vient: Ai= ' 2 - i' soit, en vertu de la formule (10) = 2Id sin a (F2 F) ou: c Af = 21d A- sin a (13) c soit: sin a = 2d AF (14) Af est un angle électrique qui a le signe de a et qui, pour l'applica- tion envisagée pour l'invention, dépasse rarement 21. Il faut noter que lorsque tf est supérieur à 21I, sa valeur peut être mesurée puisqu'il s'agit de la variation entre les déphasages relatifs de deux signaux pendant un intervalle de temps donné qui ne comporte qu'un nombre de pé- riodes assez réduit pour les signaux Fb1 et Fb2. Pour une précision sur la mesure de T comparable à la précision obtenue sur Io' soit un degré environ, la formule (13) donne pour sin a une moins bonne précision que la formule (11), comme on le verra ci-dessous, mais elle permet par contre la détermination de sin a sans ambiguité. L'invention consiste alors à mesurer l'angle Afen am- plitude et en signe, ce signe étant aussi celui de î et donc de V en vertu des formules (14) et (11), à calculer la valeur de sin a à partir de la formule (14) que l'on note sin àai, à reporter cette valeur de sin a,, dans la formule (10) et d'en déduire par calcul une première va- leur approchée de l'angle Y, que l'on note f. D'autre part, 'o est aussi mesuré et s'identifie de préférence à La comparaison des si- gnes de A' et de 'o permet de déduire laquelle parmi les formules (12) s'applique pour la détermination de k (Y et AE ont le même signe). Par exemple, si c'est la deuxième de ces formules qui s'applique, la valeur de k se définit comme la valeur entière la plus proche de la valeur cal- culée égale à: 2 11 On refait à l'inverse le calcul de ? à partir de la même formule (12) qui a permis la détermination de k, avec la va- leur entière trouvée pour k et on reporte enfin cette dernière valeur correcte trouvée pour Y dans la formule (11) qui permet alors de calcu- ler la valeur de sin a et par suite de a avec la précision souhaitée. On obtient en effet, à partir de la formule (10) en dérivant: & 2IFd cosa (15) dia c soit, dans l'hypothèse de: d = 4m, F F1= 1,22 GHz, par exemple: pour a = O, d = 0,0097 di pour a = 30 , d = 0,0112 d' c'est-à- dire qu'une erreur de + 1 sur t correspond environ à 0,01 sur a. Par contre, si l'on voulait déterminer a à partir de la seule valeur de Af, on obtiendrait, par dérivation de la formule (13): d(A?) 21I AF d cos a dst - e soit dans l'hypothèse de: d = 4m, AF = 10 MHz (F1 = 1,22 GHz, F2 = 1,23 GHz), par exemple: du = 2 d(AP) (16) - cos ad 248 1465 Dans ce cas, la précision obtenue pour a varie de + 1,2 pour a = 0, à + 1,40 pour a = 300, pour une précision sur Alf de + 1 . Elle est donc nettement insuffisante par rapport à la précision souhai- tée. Il faut noter que pour d = 4m et F1 1,22 GHz, l'an- gle ' varie de 21I lorsque a varie de 3,4 degrés autour de O ou de 4 de- grés autour de 30 degrés. La précision obtenue pour a déduite de la for- mule (16) est donc suffisante pour être assuré que la valeur correcte pour k peut être déterminée à partir de l'une des formules (12). Au cas o cette précision ne serait plus suffisante, on peut y remédier en aug- mentant la valeur de d et/ou celle de AF. Un mode de réalisation de l'invention qui met en oeuvre le processus de mesure et de calcul explicité ci-dessus est décrit en référence aux figures 3 et 4. Dans ce mode de réalisation, la mesure des déphasages est réalisée de préférence par comptages comparés d'impul- sions d'horloge, ces nombres d'impulsions étant comptés entre les passa- ges par zéro des signaux de battement Fb1 et Fb2. D'autre part, les instants séparant le début et la fin de la mesure de phase au cours d'une dent de scie peuvent être choisis arbitrairement pourvu que l'on connaisse la longueur d'onde ou la fré- quence émise à ces deux instants. On choisit par exemple comme premier instant celui qui correspond au début de la dent de scie et comme deu- xième celui qui correspond à 90 "O' de l'excursion de la dent de scie, soit: AF' = 0,9 AF. Le dispositif de la figure 3 comporte deux chaînes de traitement de signal identiques dont les entrées reçoivent respective- ment le signal Fb1 sur la borne 15 et le signal Fb2 sur la borne 20. La chaîne qui reçoit le signal Fb1 comporte en cascade * un circuit de mise en forme 30 qui transforme en signaux carrés le signal sinusoïdal qu'il reçoit, un circuit de synchronisation 31, un circuit-porte ET 32, un compteur de nombre de périodes 33 et un comparateur 34. Les sorties des organes 30, 31 et 32 sont le siège de signaux respectifs A1, B1, Cl. Le signal A1 est fourni directement à une deuxième entrée du circuit- porte ET 32. D'autre part, une première sortie du comparateur 34 est fournie à un circuit-porte ET 35 qui reçoit sur une deuxième entrée le signal S sur la borne 24, et dont la sortie est reliée à une deuxième entrée du circuit de synchronisation 31. Le circuit 31 reçoit sur une troisième entrée le signal DE sur la borne 23. Les éléments de la deu- xième chaîne qui reçoit le signal Fb9, homologues de ceux de la première chaîne, sont référencés respectivement 40, 41, 42, _'3, 45 et A2, B2, C2. Les signaux B1 et B2 sont fournis à un circuit-porte OU exclusif 50 et à un circuit détecteur de première commutation 51. À partir de la sortie du circuit-porte 50 qui est le siège d'un signal E sont disposés en cas- cade: un circuit-porte ET 52 qui reçoit sur une deuxième entrée le si- gnal de sortie d'un générateur d'horloge rapide 53 et dont la sortie est le siège d'un signal H, un compteur d'impulsions 54, une mémoire 55, un organe 56 pour le calcul de Ale, sin cz YGE k,; sin a et a et un or- gane d'affichage de la valeur de a, 57. Le circuit 51, dont la fonction est de déterminer le signe des déphasages mesurés, transmet ce signe, par exemple sous forme de niveaux de tension logiques au moyen de deux conducteurs à la mémoire 55. D'autre part, l'organe de calcul 56 reçoit sous forme numérique la valeur de la distance d affichée dans un organe 58 ainsi que la valeur de la fréquence émise F (ou de la longueur d'onde À) transmise sur la borne 25 à des instants (t1, t2) qui correspondent respectivement au passage au niveau haut des signaux logiques DE et S, ce qui est indiqué, sur la figure 1 par les conducteurs qui relient cha- cune des bornes 23 et 24 à une entrée de commande du convertisseur ana- logique-numérique 22. Le fonctionnement du dispositif de la figure 3 est dé- crit ci-dessous en référence à la figure 4 qui est un diagramme de temps des signaux EM, DE, S, fbl, A], B1, Cl, fb2, A2, B2, C2, E, H. Sur la figure 4, le signal G est un seuil de fréquence fixe, interne à l'organe 21 de la figure 1, par exemple égal à 90 A de la valeur crête de la dent de scie (AF' = 0,9 AF), et S est un signal logique qui passe de 0 à 1 lorsque le seuil G est atteint et qui repasse à zéro, à la fin de la dent de scie. Le déphasage entre les signaux d'écho captés par les an- tennes 3 et 4 est transmis aux signaux de battement à la fréquence fb1 et fb2, par l'intermédiaire des mélangeurs 10 et 16 (figure 1), ces si- gnaux étant reconstitués sous une forme sinusoïdale continue sur les bornes 15 et 20 (figure 1) et représentés sous cette forme à la figure 4. La mise en forme en 30, 40 (figure 3), transforme les signaux Fb1 et Fb2 en signaux carrés A1, A2 d'amplitude adaptée aux circuits logiques qui suivent (niveaux logiques "0" et "1"). Chaque circuit de synchronisation 2 48 1465 31, 41 a une sortie B1, B2, qui est à zéro entre les dents de scie et qui passe à 1 lors du premier passage de 0 à 1 du signal A1 ou A2 qui suit l'instant tl, soit par exemple le début de la dent de scie. Dans ce but, il reçoit le signal DE sur sa troisième entrée "démarrage". Lorsqu'il recevra un signal sur sa deuxième entrée "stop", à l'instant t2, soit B1 soit B2 repassera à zéro au moment du passage suivant cet instant du premier signal parmi les signaux A1 ou A2 de 0 à 1o De tels circuits lo- giques 31, 41 sont connus de l'homme de métier. Le circuit-porte ET 32 ou 42 qui reçoit les signaux A1 et B1 ou A2 et B2 délivre à sa sortie un nombre entier de créneaux (ou périodes) @ ou C2 (nombre croissant N1 ou N2). Le compteur 33 ou 43 fournit donc un nombre égal au nombre de sinu- soldes de Fb1 ou Fb2 pendant la période considérée. Lorsque le signal S passe au.niveau 1 pour autoriser la remise à zéro du signal B1 (ou du signal B2) par l'intermédiaire des circuits-portes ET 35 ou 45, l'un des deux états suivants de fonctionnement du dispositif est possible: Soit N2 @> N1 (cas envisagé sur la figure 4), auquel cas le comparateur 34 transmet un "1" logique par l'intermédiaire du cir- cuit-porte ET 45 qui remet à zéro la sortie B2 du circuit-porte 41 lors du passage de zéro à 1 du créneau A2 qui suit. Le circuit-porte ET 35 reste fermé (inhibé) jusqu'à ce que N1 = N2. A cet instant le compara- teur 34 voit sa première sortie passer aussi à 1, ce qui met à zéro le circuit de synchronisation 31 via le circuit-porte 35. Les circuits-por- tes ET 42 et 32 ont donc fourni le même nombre de créneaux et les durées de niveau 1 des signaux B1 et B2 représentent les durées respectives du même nombre de sinusoïdes sur les deux chaînes de traitement des signaux respectifs Fb1 et Fb2. Soit N2 on aboutit au même résultat que celui du paragraphe précédent. Les signaux B1 et B2 sont par exemple tels que représen- tés sur la figure 4, d'autres configurations étant possibles, dû au fait que soit B, soit B2 commute en premier du niveau bas au niveau haut (première et deuxième commutations) et que, soit B1 soit B2 commute en- suite en premier du niveau haut au niveau bas (troisième et quatrième commutations). Le signe de o cession entre la première et la deuxième commutation. Par convention, on 2 48 1465 choisit par exemple de compter positivement 0 lorsque la première commu- tation a lieu sur la première chaîne de traitement de signal et négative- ment si elle-a lieu sur la deuxième chaîne. Ce choix de convention per- met comme on le verra ci-dessous de déterminer la valeur de a selon le sens trigonométrique. Sur la figure 4, l'angle o te convention. D'autre part la différence entre les durées des niveaux hauts des signaux Bî et B2 représente le module du déphasage relatif global Af'. Le module et le signe de Ale peuvent être obtenus en mesurant îO algébriquement 'Y0, soit la différence en valeur algébrique entre les retombées des signaux B et B2 (troisième et quatrième commutations) avec la même convention de signe que ci-dessus et en soustrayant de cette va- leur algébrique la valeur algébrique obtenue pour '? (première et deu- xième commutations), cette règle étant valable quelle que soit la-confi- guration des signaux Bi et B2. Le signe obtenu pour A'f est aussi le si- gne de a en vertu de la formule (14). Sur la figure, 4, les deux déphasages mesurés sont néga- tifs, leur différence (le deuxième moins le premier) est négative, ce qui signifie que l'angle a est négatif en prenant pour origine l'axe oz (cas représenté aux figures 1 et 2). Il faut noter que les figures 1, 2 et 4 sont représentatives du même cas pour lequel l'inégalité suivante est vérifiée: fb2 > fbl. Dans le cas o la fréquence de battement fb1 est maintenue constante et égale à une valeur prédéterminée, par exemple kHz (période de 40/us), si B a un retard de O1/us au début et de 20 us à la fin: - Le déphasage initial - La variation de déphasage A? est donc: (- I) - (-) = - = - 900. 2 2 Cette variation permet, connaissant à partir de la borne 25 la variation de la fréquence émise entre le début et la fin du comptage, soit F2- Fls de calculer la valeur de sin a en première approximation (précision de l'ordre de un degré sur Arc sin a). Le circuit de mesure et de calcul de a proprement dit à partir de mesures de temps représentatives des déphasages 2 38 1465 représenté à la partie droite de la figure 3 (éléments 50 à 58). Le circuit-porte OU exclusif 50 reçoit les deux signaux B1 et B2 et délivre le signal E (figure 4) qui, pour une dent de scie donnée comporte deux impulsions représentatives des déphasages initial et final Y et O. A travers le circuit-porte ET 52 qui reçoit aussi le signal de sortie du générateur d'horloge rapide 53, le signal E est transformé en un signal d'impulsions de comptage H à la fréquence de MHz par exemple. Le compteur 54 ayant été préalablement remis à zéro avant le début de chaque série d'impulsions par des moyens connus non représentés indique, à la fin de chaque série d'impulsions fournie par le circuit-porte ET 52, la valeur du déphasage exprimée par un nombre qui mesure le temps écoulé entre les commutations de même nature des si- gnaux B1 et B2, Le circuit 51 détecte de quelle chaîne provient chaque fois la première commutation et en déduit, selon la convention adoptée, un signe + ou - qui est ensuite transmis sous la forme de signaux logi- ques. A la fin du comptage en 54, le nombre et le signe sont mis en mémoire en 55, qui est de préférence une mémoire à court terme, par exemple une mémoire tampon. Ces valeurs numériques sont ensuite transmises à l'organe de calcul 56 qui est de préférence un microproces- seur. Comme indiqué ci-dessus, l'organe 56 reçoit aussi sous forme numé- rique la valeur de la fréquence F ou la longueur d'onde du signal émis, ainsi que la valeur de la distance d en provenance de l'organe 58. Les opérations ou calculs effectués en 56 pour chaque dent de scie. sont les suivants dans l'ordre chronologique: - identification de la première valeur algébrique issue de la mémoire 55 à fQ, et de la deuxième valeur algébrique à (P0; - calcul de CP par différence entre ^^O0 et %; - calcul de sin a à partir de la formule (14) (sin aQ - calcul de Agi à partir de la formule (10); - choix de la formule (12) à utiliser en fonction des signes respectifs de - calcul approché de k à partir de la formule (12) appropriée et déter- mination de 1 2 48 1465 - calcul de sin a à partir de la formule Il,) - calcul de a en fonction de sin a. La valeur de a ainsi déterminée est transmise à l'organe 57 qui effectue son affichage de préférence sous forme numérique, par exemple en degrés et minutes d'angle ou centièmes de degrés à l'aide de diodes électro-luminescentes ou par cristaux liquides. Il faut noter que le calcul de Tf indiqué ci-dessus peut être simplifié étant donné qu'il n'est pas utile, si ce n'est pour la clarté du raisonnement, de passer par la valeur approché de sin a, soit sin accA On obtient en effet en combinant les formules (14) et lU0) AF 9FFGE soit: F F A F -F Af -F 1P 2 1 F2 - 1 0 0 formule dans laquelle n'interviennent plus que les seules valeurs de Fie F 'f et Y'., soit les valeurs de mesure proprement dites. En ce qui concerne la précision obtenue, il faut noter que si l'erreur absolue est la même sur Ay et Tf après calcul précis de ce dernier, c'est le rapport AF qui permet de passer de l'erreur relative commise sur Af à celle com- mise sur Y en vertu des dernières formules ci-dessus, la grande préci- sion obtenue pour 'f se répercutant sur celle de a. Selon un autre mode de réalisation de l'invention non représenté, la précision obtenue sur la valeur de a peut être encore ac- crue et ramenée de quelques centièmes de degrés à un centième de degré environ, toujours dans l'exemple d'une précision de un degré sur les me- sures de déphasage. Ce mode de réalisation consiste à mesurer le dépha- sage de plusieurs paires de sinusoïdes appartenant aux signaux Fb et Fb2 en relevant chaque fois la valeur correspondante de la fréquence (ou de la longueur d'onde) de l'onde émise, et à associer à chaque valeur de Y ainsi obtenue la même valeur angulaire Af' déterminée par la retombée des signaux B1 et B2. Ceci permet à l'organe de calcul de déterminer, pour chaque dent de scie, autant de valeurs de sin a qu'on a mesuré de valeurs différentes de l'angle Y et de la fréquence F, qui lui est as- sociée en utilisant chaque fois la même valeur pour 2 48 146 5 préalablement la moyenne des différentes valeurs trouvées pour sin a. De préférence, les antennes 2, 3 et 4 représentées à la figure 1 sont directives et couvrent un secteur angulaire de l'ordre de degrés. Elles peuvent cependant couvrir un secteur angulaire plus grand, par exemple de 120 degrés environ, quitte à obtenir pour la dé- termination de l'angle a une précision moindre que pour une couverture maximale de 60 degrés. La mise en place de six dispositifs tels que dé- crits ci-dessus décalés entre eux de 60 degrés, ou de trois décalés de degrés, selon que la couverture des antennes est de 60 ou de 120 de- grés par exemple, permet de couvrir tout le plan. 248 1465 REVENDICATIONS: 1. Procédé pour la détermination de l'azimut a d'un répon- deur radioélectrique par rapport à un radar qui émet une onde dont la fréquence F est fonction linéaire du temps, ledit radar comportant une antenne émettrice, ainsi que deux antennes réceptrices séparées par une distance d, et mettant à disposition deux signaux de battement soustrac- tif Fb1 et Fb2 de fréquences respectives fb1 et fb2 entre l'onde émise d'une part et l'onde reçue en écho dudit répondeur sur chacune des deux antennes réceptrices d'autre part, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes: - la mesure algébrique du déphasage t entre les signaux Fb1 et Fb2 et la mesure de la fréquence F1 à un premier instant t1 donné choisi ar- bitrairement, - la mesure algébrique du déphasage T' 0 entre les signaux Fb1 et Fb2 et la mesure de la fréquence F2 à un deuxième instant t2 choisi arbitrai- rement, le a étant tel que le même nombre de sinusoïdes de fb1 et fb2 soit pris en compte sensiblement entre les deux instants t1 et t2, - le calcul d'une variation de déphasage relative globale AD éventuelle- ment supérieure à 21E entre les instants t1 et t2, par différence entre - l'identification de gnes respectifs de - le calcul de sin a à partir des valeurs de F1, d et de la valeur pré- cise de t trouvée à l'étape précédente, - le calcul de a à partir de la valeur de sin a de l'étape précédente, - l'affichage de la valeur de a trouvée à l'étape précédente. 2. Procédé pour la détermination de l'azimut a selon la re- vendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes sui- vantes: - la mesure algébrique du déphasage (4f). entre les signaux Fb1 et Fb2 248 1465 et la mesure de la fréquence Fi correspondante pour plusieurs instants ti antérieurs audit instant t2, - la détermination de chaque angle ai à partir des valeurs de Fi, F2, (A,?) i= I0 -( () ki, ("o) i d, - la détermination de l'angle î pris égal à la valeur moyenne des angles ai déterminés à l'étape précédente. 3. Dispositif de mesure d'azimut a mettant en oeuvre lepro- cédé selon l'une des revendications 1, 2, faisant partie d'un système radar qui émet une onde continue à haute fréquence modulée en dents de scie de fréquence ayant une excursion de fréquence AF constante et une durée T, et qui reçoit simultanément la même onde émise un court instant auparavant, après réflexion à travers un répondeur radioélectrique, le- dit radar mettant à disposition une première fréquence de battement fb1 d'un signal Fb1 déduite du mélange soustractif entre le signal émis de fréquence instantanée F et le signal reçu sur une première antenne ré- ceptrice et une deuxième fréquence de battement fb2 d'un signal Fb2 dé- duite du mélange soustractif entre le même signal émis à la fréquence F et le signal reçu sur une deuxième antenne réceptrice, la direction de référence pour la mesure de l'azimut a dudit répondeur étant la média- trîce du segment de longueur d ayant pour extrémités lesdites antennes réceptrices, caractérisé en ce qu'il comporte - des premiers moyens de mise en forme desdits signaux à fréquence fb1 et fb2 sous forme de signaux carrés de même phase et de même fréquence, - des deuxièmes moyens pour mesurer le déphasage ^O entre les signaux carrés de fréquence fb1 et fb2, ainsi que la fréquence F. pour au moins un point de ladite dent de scie, des troisièmes moyens pour déterminer au moins deux trains de signaux carrés présentant le même nombre de périodes et dont les origines res- pectives diffèrent de moins d'une période, - des quatrièmes moyens pour mesurer la variation de phase relative glo- bale aL entre le commencement, à l'instant t1 pour une fréquence F1, et la fin, à l'instant t2 pour une fréquence F2, desdits trains de si- gnaux carrés, - des cinquièmes moyens de calcul et d'affichage de l'angle a à partir des valeurs de F, Fl, F2, d, 4. Dispositif de mesure d'azimut dans lequel la durée T de la dent de scie est fixe, selon la revendication 3. 248 1465 5. Dispositif de mesure d'azimut, dans lequel la durée T de la dent de scie est variable en fonction linéaire de la distance entre ledit radar et ledit répondeur grâce à une boucle d'asservissement de l'onde émise qui maintient sensiblement constante et égale à une fré- quence fixe l'une des fréquences fb, ou fb,, selon la revendication 3. 6. Dispositif de mesure d'azimut selon l'une des revendica- tions 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit point de ladite dent de scie a pour coordonnées le temps t1 et la fréquence F = F1. 7. Dispositif de mesure d'azimut selon l'une des revendica- tions 3, 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour mesu- rer le déphasage (If.), et la fréquence Fi pour plusieurs points de la dent de scie, à des instants t, postérieurs ou égaux à t1 et antérieurs à t2. 8. Dispositif de mesure d'azimut selon l'une des revendica- tions 3 à 7, caractérisé en ce que lesdits deuxièmes moyens pour mesurer le déphasage f0 comportent d'une part pour chacun des signaux Fb1 ou Fb2 un circuit de synchronisation qui reçoit le signal de sortie A1 (respec- tivement A2) desdits premiers moyens de mise en forme, qui reçoit sur une troisième entrée un premier signal de commande DE déduit de la dent de scie et qui délivre un signal logique B1 (respectivement 82), et d'au- tre part un circuit-porte OU exclusif et un circuit de détection de la première commutation qui reçoivent chacun les signaux B1 et B2, la sor- tie dudit circuit-porte OU exclusif étant reliée à la chaîne en cascade d'un circuit-porte ET recevant sur une deuxième entrée le signal de sor- tie d'un générateur d'horloge rapide, d'un compteur d'impulsions, et d'une mémoire à court terme qui reçoit aussi le signal de sortie dudit circuit de détection de la première commutation. 9. Dispositif de mesure d'azimut selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits troisièmes moyens pour déterminer au moins deux trains de signaux carrés présentant le même nombre de périodes com- portent pour chacun des signaux Fb1 ou Fb2 un premier circuit-porte ET qui reçoit les signaux A1, lB (respectivement A2, B2), relié à un comp- teur de nombre de périodes lui-même relié à un comparateur dont la sor- tie respective est reliée à un deuxième circuit-porte ET qui reçoit sur une deuxième entrée un deuxième signal de commande S déduit de la dent de scie et qui délivre un deuxième signal dé commande à une deuxième en- trée dudit circuit de synchronisation. 248 1465 10. Dispositif de mesure d'azimut selon les revendications 8 et 9 prises ensemble, caractérisé en ce que lesdits quatrièmes moyens sont constitués par la combinaison desdits deuxièmes moyens et troisiè- mes moyens. 11. Dispositif de mesure d'azimut selon l'une des revendica- tions 3 à 10 dans lequel lesdits cinquièmes moyens de calcul et d'af- fichage de l'angle a sont constitués par un microprocesseur.