Brevet FR2475742A1 — publié le 19810814

La présente invention concerne une tête de radar constituée par un détecteur volumétrique fonctionnant par effet Doppler en hyperfréquence et destinas à détecter le mouvement d'un objet ou d'une personne et à signaler ledit mouvement en déclenchant un avertisseur sonore ou lumineux. Il est connu d'utiliser dans un radar de détection une antenne formée d'un réflecteur en coin qui réfléchit les ondes en provenance d'un dip81e excité par un oscillateur, ledit dipôle comprenant deux quarts d'onde alimentés par une ligne bifilaire. La demande de Certificat d'utilité nO 77 09548, déposée le 30 Mars 1977, au nom de Monsieur TACUSSZL Marc, décrit une réalisation simplifiée de ce radar qui ne comporte qu'un seul quart d'onde. Un tel radar comprend une plaquettesupport isolante portant sur une face, sous forme de circuit imprimé, un oscillateur constitué par des circuits oscillants montés dans le collecteur et la base d'un transistor et, sur l'autre face, une antenne réflectrice en forme de coin et un unique quart d'onde couplé par couplage capacitif avec le circuit oscillant du collecteur, le rôle du second quart d'onde étant rempli par la masse de cuivre de l'oscillateur. Tout déplacement d'un objet ou d'une personne dans la zone où l'antenne rayonne un signal suffisant, entrasse une variation de la charge vue par cette antenne, donc par l'oscillateur, ce qui provoque une dérive de puissance et de fréquence de l'oscillateur, donc une variation du courant collecteur. Ces variations sont traitées pour déclencher l'avertisseur. Les principaux avantages d'un fonctionnement en hyperfréquence sont la faible consommation et la fiabilité des systèmes transistorisés, la stabilité en puissance du transistor, la stabilité en fréquence de l'oscillateur du fait que celui-ci est réalisé en circuit imprimé sur le substrat isolant indépendant dans une large mesure de la température, et la pénétration des matériaux de construction légère. Un tel radar connu presente malgré tout l'inconvénient de délivrer une alarme pour des mouvements intempestifs très rapides, dus par exemple à la chute d'un objet. D'autre part, il peut être rendu inopérant en le masquant à l'aide d'un écran a' grand pouvoir réfléchissant. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un radar de détection de mouvement qui ne délivre d'alarme que Si la denrée du mouvement de l'objet en déplacement est supérieure à un temps prédéterminé et qui fonctionne malgré la mise en place d'un masque. A cet effet, le radar selon l'invention comprend une antenne, un oscillateur couplé à l'antenne et une chatne d'analyse faisant suite à l'oscillateur, ladite chalne d'analyse comprenant s - d'une part, un circuit monostable délivrant des impulsions de durée réglable toujours égale,chaque fois qu'il reçoit un signal a d'entrée supérieur à un seuil de déclen- chement, un compteur par 2n relié au circuit monostable et dont les sorties sont reliées respectivement à une horloge susceptible de produire des impulsions de durée constante prédéterminée et à un dispositif de mémorisation lui-meme relié à l'horloge et au relais d'actionnement d'un avertisseur sonore et/ou lumineux, l'impulsion de rang n déclenchant l'horloge et l'impulsion de rang 2n étant directement envoyée au dispositif de mémorisation, cette dernière impulsion validant une alarme si elle apparat après l'impulsion de rang n au bout d'un temps inférieur à la durée de l'impulsion fournie par l'horloge, et, - d'autre part, un système anti-masque susceptible d'envoyer audit relais des impulsions prioritaires par rapport aux impulsions provenant du compteur, lorsqu'il reçoit un courant supérieur à un seuil prédéterminé réglable, engendré par un écran à grand pouvoir réfléchissant disposé à faible distance du radar. On expliquera à présent les caractéristiques et avantages de l'invention à propos de la description qui va suivre d'un mode de réalisation particulier, en regard des dessins annexés dans lesquels La figure 1 est un schéma montrant le couplage entre l'oscillateur et l'antenne t La figure 2 est un schéma synoptique simplifié de la chaine d'analyse du radar selon l'invention t La figure 3 représente les variations du signal oscillateur en fonction de la distance pour un corps en mouvement ; Les figures 4 et 5 représentent les variations, en fonction du temps, respectivement du signal amplifié avant et après le filtrage , La figure 6 représente les variations, en fonction du temps, du signal à l'entrée du circuit monostable ;; La figure 7 montre une disposition particulière d'impulsions à l'entrée du compteur, actionnant l'avertisseur sonore ou lumineux : Les figures 8 et 9 montrent respectivement les impulsions délivrées aux sorties du compteur t La figure 10 représente les impulsions délivrées par l'horloge t La figure 11 montre le signal qui actionne le relais de l'avertisseur t La figure 12 représente le courant oscillateur en fonction de la distance, dans le cas où un masque est disposé devant le radar t La figure 13 montre l'impulsion qui est produite par le circuit anti-masque dans le cas où le courant reçu est maximal t La figure 14 montre l'impulsion dans le cas où le courant reçu est minimal ;; et La figure 15 montre les impulsions qui actionnent le relais0 Avec référence aux figures 1 et 2, le radar comprend une antenne 10 etunoscillateur à transistor 12 couplé à l'antenne au moyen d'un condensateur 14. L'antenne, l'oscillateur et le condensateur sont réalisés par lignes à bandes sur substrat isolant en résine-verre, de la même façon que dans la demande de Certificat d'utilité susmentionnée. On rappellera -briève- ment que l'oscillateur comprend un résonateur, un circuit d'entretien, des selfs de choc, un pont de base et un potentiometre 16 pour le réglage du courant d'émission au repos. Le condensateur est constitué par une bande de cuivre déposée sur le substrat de verre-résine de l'autre coté du résonateur et parallèle à celui-ci. Sur cette bande est fixé un quart d'onde placé devant un réflecteur. On utilise la masse du circuit imprimé comme terre, ce qui permet d'obtenir l'image virtuelle de l'antenne ainsi créée et de réaliser de ce fait, une antenne de faibles dimensions. Le résonateur fonctionne en hyperfréquence, de préférence dans la bande S à 245o Nhz, par effet Doppler. On rappelle que l'antenne 10, excitée par l'oscillateur 12, émet des ondes incidentes ayant au repos une énergie Eie Après réflexion sur les objets 1, 2, 3 ... n formantl'entourage fixe du radar, une énergie réfléchie Er Een égale à la somme des énergies réfléchies élémentaires est recueillie par l'antenne. I1 apparaît sur le collecteur du transistor de l'oscillateur un courant i = f #Ei# Er dont le niveau peut être réglé au moyen d'un potentiomètre 16. Le réglage du courant i dans l'espace libre est tel que le déplacement d'un objet devant l'antenne 10 entraine une variation de la phase et de l'amplitude de l'énergie Ei réfléchie, et donc une modification du rapport Er d'où une excursion symétrique de la valeur de i de part et d'autre du réglage effectué, Compte tenu de la forte pente de la courbe de variation de la puissance en fonction de i, il en résulte qu'à une faible variation de i correSrnd une grande variation de la puissance, ce qui confère au système une grande sensibilité. Comme le montre la figure 3, les signaux oscillateur sont de l'ordre du mV et s'affaiblissent à mesure que la distance augmente. Pour les rendre exploitables, il faut donc les amplifier. Le radar comporte à cet effet un amplificateur A dont le gain peut être réglé par le potentiomètre 18 et la résistance R. Pour un réglage donné P le gain est égal à G = -; . Lorsque P est nul le gain est nul,et lorsque P est maximum le gain est également maximum. Ainsi P1 sert à régler la portée du radar. On obtient une excellente amplification pour des signaux émis par des objets distants jusqu'à 40 mètres du radar. En l'absence de détection, le niveau de bruit peut être très important, spécialement dans les milieux rayonnants, tels que transformateur, néon, etc... Pour éviter que les signaux parasites soient assimilés à une détection de mouvement, ils sont éliminés par un filtre passe-bas F de fréquence de coupure égale à 50 Hz. La figure 4 montre le signal à l'entrée du filtre. Le signal comprend des signaux de bruit 20, des signaux 22 émis par des tubes de néon et des signaux de mouvement 24. Sur la figure 5 on voit que les signaux 20 et 22 ont été éliminés. La chatne d'analyse comprend, d'autre part, un système de comptage permettant de neutraliser les signaux résultant d'un mouvement accidentel ou prévu, par exemple la chute d'un objet ou le passage d'un insecte. Ce système de comptage comprend un circuit monostable 26 monté en série avec le filtre F et dont la sortie est reliée à un compteur par huit, référencé 28. La sortie 3' du compteur est reliée à une horloge 30 elle-même reliée à une mémoire 32 et la sortie 7' du compteur est directement reliée à la mémoire 32. Celle-ci est reliée au relais 34 d'un dispositif avertisseur sonore ou lumineux. Comme le montrent les courbes des figures 6 et 7, le circuit monostable 26 délivre des impulsions 36 de durée toujours égale à t1 pour chaque impulsion d'entrée 38 supérieure à un seuil de déclenchement S qui est réglé par un potentiomètre 40. Celui-ci permet d'agir sur la sensibilité du radar. On peut en effet observer sur la figure 6 que plus la valeur du seuil est diminuée, plus des signaux de faible amplitude, tels que 42, déclenchent une impulsion à la sortie du circuit monostable 26. Comme le montrent les figures 8 à 10, la quatrième impulsion 36' à la sortie 3' du compteur déclenche l'horloge 30 5 la tension 43 de celle-ci s'annule pendant une durée t2. La huitième impulsion 36" à la sortie 7' du compteur, si elle apparaît pendant le temps t2, validera une alarme. Un signal 44 correspondant excitera alors le relais 34. Par contre, si la huitième impulsion apparatt après le temps 12, il n'y aura pas d'alarme. Ainsi, la cellule de comptage permet de valider tout mouvement continu dans le temps en une production d'alarme. Par contre, il n'y a pas d'alarme pour des mouvements très brefs ou pour des impulsions parasites. Il va de soi que l'on peut utiliser un compteur autre que par huit, par exemple par 2, par 4 ou par 2n. La chatne d'analyse comprend en outre un système anti-masque destiné à déclencher instantanément l'avertisseur lorsqu'un écran à grand pouvoir réfléchissant est placé près de la source d'émission du radar. On notera tout d'abord que l'écran peut être disposé en différents points de l'onde stationnaire formée par le courant i, par exemple au voisinage d'un ventre positif dl, d'un ventre négatif d2 ou d'un noeud d3 du courant. Le système anti-masque comprend un circuit intégré 46 pour la détection des signaux dans le cas où l'écran est au voisinage de la distance dl et un circuit intégré 48 pour la détection des signaux dans le cas où l'écran est au voisinage de la distance d2. Ces circuits sont montés en parallèle entre l'antenne 10 et le dispositif de mémorisation 22. Le circuit 46 est susceptible d'émettre une impulsion 50 lorsqu'il reçoit un courant supérieur à un seuil prédéterminé 51 réglé par un potentiomètre 52. De même, le circuit 48 émet une impulsion 54 lorsqu'il reçoit un courant inférieur à un seuil prédétermine s2 réglé par un potentiomètre 56 Les impulsions 50 et 54 sont prioritaires sur toutes les autres impulsions passant par le compteur, et excitent sans retard (figure 15) le relais de l'avertisseur. REVENDICATIONS 1.- Tête de radar à détection de mouvement du type comportant une antenne, un oscillateur couplé à l'antenne et une channe d'analyse, caractérisée en ce que la charnu d'analyse comprend - d'une part,un circuit monostable 26 délivrant des impulsions 36 de durée T1 réglable toujours égale, chaque fois qu'il reçoit un signal d'entrée 38 supérieur à un seuil de déclenchement S, un compteur 28 par 2n relié au circuit monostable et dont les sorties 3' et 7' sont reliées respectivement à une horloge 30 susceptible de produire des impulsions de durée t 2 constante prédéterminée et à un dispositif de mémorisation 32 lui-même relié à l'horloge et au relais 34 d'actionnement d'un avertisseur sonore et/ou lumineux, l'impulsion 36' de rang n déclenchant l'horloge et l'impulsion 36" de rang 2n étant directemént envoyée au dispositif de mémorisation 30, cette dernière impulsion validant une alarme si elle apparat après l'im pulsion de rang n au bout d'un temps inférieur à la durée T2 de l'impulsion fournie par l'horloge, et - d'autre part, un système anti-masque 46, 48 susceptible d'envoyer audit relais 34 des impulsions prioritaires par rapport aux impulsions 36', 36" provenant du compteur 30, lorsqu'il reçoit un courant il supérieur à un seuil prédéterminé réglable, engendré par un écran à grand pouvoir réfléchissant disposé à faible distance du radar. 2.- Tête de radar selon la revendication 1, caractérisée en ce que le compteur 28 est un compteur par huit, de sorte que la quatrième impulsion qui le traverse déclenche l'horloge 30 et que la huitième impulsion est fournie au dispositif de mémorisation 32. 3.- Tête de radar selon la revendication 1, caractérisée en ce que le système anti-masque comprend un premier et un second circuits intégrés 46, 48 pour la détection dudit courant, dans le cas où l'écran est disposé respectivement au voisinage d'un ventre positif d'énergie dl ou au voisinage d'un ventre négatif d'énergie d2, lesdits circuits étant montés en parallèle entre l'antenne 10 et le dispositif de mémorisation 30 et comportant respectivement un potentiomètre 52, pour le réglage d'un seuil maximum de de courant et un potentiomètre 56 pour le réglage d'un seuil minimum s2 de courant.