Brevet FR2494448A1 — publié le 19820521

l La présente invention concerne les systèmes de détection de cibles et plus précisément des systèmes à radar, cette expression recouvrant aussi les systèmes à sonar ou à radar à laser. On connaît déjà, après l'émission d'une impulsion radar, la réception des signaux d'écho de l'impulsion émise, provenant d'un secteur angulaire relativement large, par formation de plusieurs pinceaux contigus relativement étroits de réception afin que chaque pinceau recouvre un sous-secteur de petite dimension du secteur angulaire relativement large, les signaux d'écho correspondant à chaque pinceau étant reçus simultanément. On peut utiliser un tel système dans un radar de détermination d'altitude, la hauteur de la cible étant indiquée d'après le pinceau particulier dans lequel les signaux d'écho sont reçus. La largeur du faisceau augmente avec la distance ou portée, et il faut donc noter que la résolution diminue de façon correspondante avec la distance, si bien qu'il apparaît des inconvénients évidents, surtout pour les gran- des distances. L'invention concerne un système à radar, à radar à laser ou à sonar, comprenant un émetteur et un récepteur, ce dernier comprenant un dispositif destiné à former plu- sieurs pinceaux contigus de réception de manière qu'un sec- teur angulaire prédéterminé de couverture soit déterminé, et un dispositif destiné à rétrécir chacun des pinceaux de manière qu'ils restent contigus si bien que le sec- teur angulaire de couverture est réduit aux grandes distances L'invention s'applique essentiellement aux systèmes à radar dans lesquels l'émetteur est destiné à émettre des impulsions radar en hyperfréquences. Les pinceaux peuvent être rétrécis progressivement ou ils peuvent être rétrécis en deux ou trois pas séparés, si bien que le secteur angulaire est réduit au cours du temps après l'émission de chaque impulsion radar et lorsque la distance à partir de laquelle les signaux d'écho de l'im- pulsion émise sont reçus, augmente. Ainsi, la résolution à grande distance est amé- liorée. Le dispositif formateur des pinceaux est bien connu et peut comprendre une lentille de Rotman, une ma- trice de Butler ou une matrice de Blass par exemple, en recevant les signaux d'un aérien de réception ayant plu- sieurs éléments. Le réglage des caractéristiques de telles matrices permet aux hommes du métier de régler la largeur des pinceaux à la valeur voulue. Dans une variante, les canaux de sortie d'une lentille de Rotman peuvent être mé- langés progressivement ou commutés par pas afin que l'effet obtenu soit analogue. La formation des pinceaux -peut être effectuée à fréquence intermédiaire ou à haute fréquence, et le dis- positif formateur de faisceau= peut mettre en oeuvre des étages convenables d'amplification. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une coupe schématique générale représentant la couverture radar assurée par un système à radar; la figure 2 est un diagramme synoptique d'un sys- tème à radar destiné à donner la couverture représentée sur la figure 1; et la figure 3 est un diagramme synoptique en partie sous forme schématique représentant plus en détail des par- ties du système de la figure 2. Le schéma de la figure 1 représente la couverture assurée par un radar destiné à déterminer la hauteur ou altitude. Le récepteur radar est destiné à couvrir en hauteur un secteur comprenant quatre sous-secteurs contigus 1, 2, 3 et 4, repérés par les indices a, b et c suivant leur por- tée. Les sous-secteurs d'indice a correspondent aux faibles distances, les sous-secteurs d'indice b correspondent aux distances intermédiaires, et les sous-secteurs c correspon- dent aux grandes distances. Le secteur angulaire de couver- ture correspondant aux sous-secteurs a est 01l celui qui correspond aux sous-secteurs-b est 62 et celui qu corres- pond aux sous-secteurs c est 03. Ainsi, on note que les sous-secteurs se rétrécissent en largeur lorsque la dis- tance augmente, mais ils restent contigus si bien que le secteur angulaire de couverture diminue de a 1 à 62 et à 03* Le trait pointillé 5 indique la couverture que doit donner le radar, et on note sur la figure 1, que,comme la largeur du faisceau est réduite lorsque la distance aug- mente, tous les faisceaux restent efficaces même pour la plus grande portée nécessaire. Il faut donc noter que l'u- tilisation d'un système donnant une couverture radar telle que représentée sur la figure 1 permet la conservation d'une bonne résolution, même pour les distances les plus grandes. Un système radar destiné à donner la couverture représentée sur la figure 1 peut être réalisé comme repré- senté sur les figures 2 et 3. Ce système comporte un émet- teur 6 ayant un aérien 7 d'émission qui rayonne les impul- sions radar. L'émetteur 6 fonctionne sous la commande de circuits 8 de synchronisation. Les échos correspondant à chaque impulsion émise sont reçus par l'intermédiaire de plusieurs antennes Réceptrices 9 dont les signaux sont trans- mis par des lignes 10 à un circuit 11 formateur de faisceaux ou pinceaux ayant une lentille de Rotman, une ma- trice de Blass ou une matrice de Butler. Le circuit 11 for- mateur de faisceaux est destiné à former les faisceaux représentés schématiquement par les références 1, 2, 3 et 4 sur la figure 1, et les signaux de chaque faisceau sont transmis par des lignes 12, 13, 14 et 15 respectivement. Ainsi, lorsqu'une cible est détectée dans la zone couverte par le faisceau 1, un signal est transmis par la ligne 12 alors que, si une cible est détectée dans la région couver- te par le faisceau 4, un signal est transmis par-la ligne 15. Ainsi, il faut noter que l'altitude d'un aéronef est indiquée d'après la ligne 12, 13, 14 ou 15 qui reçoit un signal. Les circuits 11 formateurs de faisceaux sont com- mandés de manière que la largeur des pinceaux des sous- secteurs 1ai 2a' 3a et 4a soit réduite au point que tous les pinceaux soient utilisés efficacement jusqu'à la dis- tance repérée par la courbe 16. A ce moment, les circuits formateurs sont commutés afin qu'ils réduisent la largeur des pinceaux afin que ceux-ci couvrent les sous-secteurs 1b, 2b' 3b et 4b jusqu'à la distance repérée par la cour- be 17. A cette distance, les circuits formateurs sont à nouveau commutés afin que les sous-secteurs soient à nou- veau rétrécis en largeur et donnent la couverture indiquée par les soussecteurs 1c' 2c, 3c et 4c. Cette couverture angulaire limitée représentée par les sous-secteurs 1c à 4c est conservée pendant le reste de la période corres- pondante de retour des échos, jusqu'à ce que la distance maximale repérée par la courbe 18 soit atteinte. La com- mande des circuits formateurs 11 afin qu'ils réduisent la largeur des faisceaux de la manière nécessaire est assurée d'après les signaux provenant du circuit 8 de synchronisation du radar. Il faut noter que les distances correspondant aux courbes 16, 17 et 18 sont atteintes à des moments pré- déterminés après l'émission de chaque impulsion radar et en conséquence l'opération de réduction de la largeur des faisceaux est déclenchée par des signaux provenant du cir- cuit 8 de synchronisation à des moments correspondant aux distances repérées par les courbes 16 et 17. La figure 3 représente un appareil destiné à assu- rer la réduction de la largeur des pinceaux, cet appareil comprenant plusieurs commutateurs tridirectionnels 19 ayant chacun des contacts fixes 19a, 19b et 19c et des contacts mobiles 19d qui sont reliés chacun à l'une des antennes 9. Les signaux sont transmis des antennes 9 aux lentilles de Rotman 20, 21, 22 par les commutateurs 19. Ainsi, lorsque les contacts mobiles 19d des commutateurs 19 sont réglés simultanément afin qu'ils coopèrent avec les contacts fixes 19a, c'est la lentille 20 de Rotman qui est alimentée; lorsque les contacts mobiles 19d sont réglés en face des contacts 19b, c'est la lentille 21 qui est alimentée alors que, lorsque les contacts mobiles 19d sont en face des contacts fixes 19c, c'est la lentille 22 de Rotman qui est alimentée. Ces lentilles 20, 21 et 22 sont disposées afin qu'elles alimentent des commutateurs tridirectionnels 23 ayant des contacts fixes 23a, 23b et 23c et un contact mo- bile 23d si bien que, lorsque par exemple la lentille 20 est alimentée par les antennes 9 par l'intermédiaire des commutateurs 19,les contacts mobiles 23d sont disposés en face des contacts fixes 23a. De la même manière, lorsque la lentille 21 ou la lentille 22 est alimentée par les com- mutateurs 19, elle est sélectionnée par les commutateurs 23. Les commutateurs 19 et 23 sont disposés afin qu'ils fonctionnent simultanément sous la commande de signaux de pilotage de commutateur reçus par des lignes 24 et 25 et provenant du circuit 8 de synchronisation du radar par l'in- termédiaire de circuits 26 et 27 à retard. Le circuit 26 introduit un retard correspondant à la distance indiquée par la courbe 16 sur la figure 1, et,-:à un moment suivant l'in pulsion émise correspondant à cette distance, des signaux transmis par la ligne 24 parviennent aux commutateurs 19 et 23 afin que les contacts mobiles 19d et 23d se déplacent simultanément des contacts fixes 19a et 23a aux contacts 19b et 23b respectivement.Le circuit 27 introduit un retard supplémentaire tel que le retard cumulé des circuits 26 et 27 correspond à la distance indiquée par la courbe 17 et, à un moment correspondant à cette distance après l'émis- sion de l'impulsion radar, les signaux sont transmis par le circuit 27 à la ligne 25, vers les commutateurs 19 et 23 afin que les contacts mobiles 19d et 23d respectivement se déplacent des contacts fixes 19b et 23b aux contacts fixes 19c et 23c respectivement. Les signaux de sortie des commutateurs 23 par- viennent aux lignes 12, 13, 14 et 15 décrits précédemment, et forment donc des signaux représentatifs de cibles dans les sous-secteurs représentés sur la figure 1. Bien qu'on ait décrit l'exemple précédent en ré- férence à un radar de détermination d'altitude, l'invention convient aussi aux radars de surveillance et à plusieurs états et même aux radars à laser et aux sonars-, mettant en oeuvre les mêmes principes. REVENDICATIONS 1. Système à radar, radar à laser ou sonar, caracté- risé en ce qu'il comprend un émetteur et un récepteur, le récepteur comprenant un dispositif (11) destiné à former plusieurs faisceaux contigus de réception afin qu'ils dé- limitent un secteur angulaire prédéterminé (91' 02' 63) de couverture, et un dispositif destiné à réduire la lar- geur de chacun des faisceaux ceux-ci restant cependant con- tigus, si bien que le secteur angulaire de couverture (01Y O2 03)_ est réduit aux grandes distances. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur des faisceaux est réduite par pas! si bien que le secteur angulaire (01V 02 03) est réduit au cours du temps après l'émission de chaque impulsion radar et lorsque la distance à laquelle correspondent les signaux d'écho de l'impulsion émise, augmente. 3. Système selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif formateur de faisceaux (11) comporte une lentille de Rotman, une matrice de Butler ou une matrice de Blass. 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif formateur de faisceaux (11) comporte plusieurs lentilles de Rotman (20, 21, 22) alimentées par des antennes (9) du radar par l'intermédiaire d'un premier dispositif de commutation (19), les lentilles étant destinées à alimenter des lignes de sortie (12-15) par l'intermédiaire d'un second dispositif de commutation (23), le premier et le second dispositif de commutation (19, 23) étant commandés en fonction de signaux tirés d'un circuit de synchronisation (8) du système à radar, par l'intermédiaire de circuits à retard (26, 27). 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier dispositif de commutation (19) est alimenté à une fréquence intermédiaire du système. 6. Système selon l'une des revendications 4 et 5, destiné à une détermination de hauteur ou altitude, carac- térisé en ce que les lignes de sortie (12-15) du second dispositif de commutation (23) transmettent des signaux représentatifs de la hauteur d'une cible, les lentilles (20, 21, 22) et les antennes (9) étant disposées de ma- nière que le dessin des faisceaux-recouvre un secteur an- gulaire en hauteur.