Brevet FR2502866A1 — publié le 19821001

DISPOSITIF DE COMPENSATION DES DERIVES D'AU MOINS UNE CHAINE DE MESURE ET SON APPLICATION La présente invention a pour objet un dispositif de compensa- tion des dérives d'au moins une chaîne de mesure et son application à un dispositif de compensation des lobes secondaires d'un radar secondaire. La compensation des dérives des amplificateurs utilisés pour amplifier des signaux impulsionnels est réalisée dans l'art antérieur en prenant en compte uniquement les dérives du zéro de l'amplifi- cateur en fonction de la stabilité de la tension d'alimentation, de la température du milieu ambiant, du temps, etc. La compensation est alors réalisée par simple translation de la caractéristique entrée- sortie de l'amplificateur. Un tel dispositif est décrit par exemple dans le brevet français N' 2 415 390. Ce type de compensation est inadapté au cas o la dérive se traduit non pas par une translation simple, mais par une déformation de la caractéristique qui a pour effet d'entraîner par exemple une variation de niveau continu différente pour un signal faible et pour un signal fort. Un amplificateur logarythmique notamment produit une variation de niveau continu plus forte pour un signal faible que pour un signal fort. L'invention a ainsi pour objet un dispositif permettant de compenser les dérives des amplificateurs disposés dans les chaînes de mesure, quelle que soit la forme sous laquelle ces dérives se manifestent. Un dispositif de compensation des dérives d'une chaîne de mesure selon l'invention comporte un circuit appliquant à ladite chaîne de mesure un signal d'entrée de mesure, et un signal d'entrée de référence auxquels correspondent respectivement un signal de sortie de mesure, et un signal de sortie de référence, une mémoire mémorisant la valeur dudit signal de sortie de référence, et un circuit soustracteur soustrayant du signal de sortie de mesure ladite valeur mémorisée. L'invention concerne également un dispositif de compensation des dérives de deux chaînes de mesure montées en différentiel, lequel comporte un circuit appliquant à chacune des chaînes de mesure un signal d'entrée de mesure, et un signal d'entrée de référence auxquels correspondent respectivement pour chaque chaî- ne un signal de sortie de mesure, et un signal de sortie de référence, un circuit mémorisant la valeur du signal de sortie de référence respectivement pour une chaîne et pour l'autre, et un circuit soustracteur soustrayant respectivement de chacun des signaux de sortie de mesure la valeur mémorisée correspondante, et réalisant également la soustraction entre eux des résultats des deux soustrac- tions précédentes. L'invention concerne enfin un dispositif de compensation des dérives de deux chaînes de mesure montées en différentiel, lequel comporte un circuit appliquant à chaque chaîne de mesure un signal d'entrée de mesure, et un signal d'entrée de référence, auxquels correspondent respectivement pour chaque chaîne un signal de sortie de mesure, et un signal de sortie de référence, un circuit mémori- sant la différence des valeurs des signaux de sortie de référence respectivement pour une chaîne et pour l'autre, et un circuit soustracteur réalisant la soustraction des signaux de mesure de chacune des chaînes de mesure et leur soustrayant ladite différence memorisee. Un dispositif selon l'invention peut être avantageusement - appliqué à un dispositif de compensation des lobes secondaires d'un radar secondaire pour lequel un signal de mesure est le signal d'un premier récepteur associé au radar secondaire et l'autre signal de mesure est le signal d'un second récepteur associé au radar secon- daire. L'invention sera mieux comprise dans la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en se reportant aux dessins ci-annexés et o: - les figures la et lb illustrent un dispositif de compensation des dérives d'une chaîne de mesure selon l'invention; - les figures 2 à 4 représentent des modes de réalisation d'un dispositif de compensation des dérives de deux chaînes de mesure suivant l'invention; la figure 5a représente les diagrammes de directivité d'un premier et d'un second récepteur associés à un radar secondaire, l'un directif, l'autre non directif; - la figure 5b illustre un mode de réalisation permettant de faire varier l'arc d'interrogation; - la figure 6 représente un mode de réalisation de l'invention adapté à la compensation des lobes secondaires de l'antenne d'un radar secondaire; - la figure 7 représente un mode de répartition temporelle des signaux de mesure et de référence dans le cas d'un radar; - la figure 8 illustre un mode de commutation réalisée au niveau d'une antenne; - les figures 9a et 9b représentent des courbes illustrant la fonction anti-brouillage d'un dispositif selon l'invention; - la figure 10 représente une variante de l'invention o une chaîne de mesure est en outre recalée par rapport à une chaîne de référence. La figure Ia représente un dispositif de compensation, o un dispositif 2 qui peut être un dispositif de commutation introduit dans une chaîne de mesure 3 un signal provenant d'un détecteur 1, et/ou un signal de référence produit par un circuit 1'. Le circuit 2 est commandé par une ligne 8 qui commande également la commutation d'une mémoire 4 entre une position d'écriture lorsque la chaîne 3 reçoit un signal de référence, et une position de lecture lorsque la chaîne 3 reçoit un signal de mesure. Le signal de mesure slm' et le signal de référence s5r présent à la sortie de la mémoire 4, sont introduits aux deux entrées d'un amplificateur opérationnel 5 monté en soustracteur. L'amplificateur 5 comporte une résistance de contre- réaction R6 et-deux résistances d'entrée R6 respectiverient à ses bornes d'entrée inverseuse et non iriverseuse, ainsi qu'une résistance R6 entre son entrée non inverseuse et la masse. Ainsi, le signal de sortie Si de l'arnplificateur 5 est la différence entre le signal de mesure et le signal de référence mémorisés. En choisissant le signal de référence de manière à ce qu'il se trouve dans la partie utile de la dynamique de la chaîne de rresure, la dérive est compensée au niveau de la partie utile de ta caractéristique et non point seulement au niveau d'une dérive de zéro. Cette situation est représentée à la figure Ib qui porte en ordonnée la sortie s de la chaîne de mesure de laquelle a été retranchée la valeur du signal sIr de référence mis en mémoire. Quelle que soit la dérive de la caractéristique de la chaîne de mesure au moment o le signal de référence lui est appliqué, l'ensemble des caractéristiques de celle- ci concourent en un point d'ordonnée nulle et d'abcisse Gr, Gr étant la grandeur de référence appliquée à l'entrée de la chaîne de mesure. Il en résulte que la compensation est parfaitement réalisée au niveau de la valeur de référence, et approxirmativement autour de cette valeur, l'approximation étant toutefois du second ordre, c'est- à-dire négligeable en pratique. Le circuit 2 peut être cormmrrandé par la ligne 8 à des intervalles réguliers de manière à tenir cornpte de l'évolution oe la dérive. La figure 2 représente un dispositif de corrmpensation des dérives de deux chaînes de mesure différentielles qui délivrent chacune des signaux de sortie respectivement si et s2. Ces signaux sont introduits à l'entrée positive de deux ampiificateurs différen- tiels respectiverment 16 et 26. Les valeurs mémorisées dans des rmérnoires respectivement 14 et 24 et correspondant à des signaux de sortie de référence, sont introduits à l'entrée négative des a-npiif,- cateurs différentiels 16 et 26. L'arr,plificateur 16 est pourvu d'une résistance de contre-réaction R 15 et de deux résistances d'entrée R15 disposées chacune ses entrées inverseuse et non inverseuse, ainsi que d'une résistance R15 disposée entre son en:reée non inverseuse et la masse. L'amplificateur 26, de la même façon, est pourvu d'une résistance de contre-réaction R25 et de deux résistan- ces d'entrée R25 disposées respectivement aux entrées inverseuses et non inverseuses, ainsi que d'une résistance R25 disposée entre son entrée non inverseuse et la masse. Les signaux de sortie des amplificateurs 16 et 26 sont introduits respectivement aux entrées négatives et positives d'un amplificateur différentiel Il pourvu d'une résistance de contre-réaction R et de deux résistances d'entrée R10 disposées à son entrée inverseuse et à son entrée non inver- seuse, ainsi que d'une résistance Rio disposée entre son entrée non inverseuse et la masse. Les gains des amplificateurs 11, 16 et 26 au niveau de leurs différentes entrées peuvent bien entendu être choisis différents de 1, pourvu que les grandeurs mesurées identiques sur chacune des deux chaînes de mesure correspondent à des valeurs identiques à la sortie de l'amplificateur Il. Dans ces conditions, la sortie S2 correspondra, à un facteur multiplicatif près, à la diffé- rence: S2m - slm mesure différentielle. La figure 3 représente une variante de la figure 2 o la différence des signaux de sortie de référence est mémorisée dans une mémoire 33, par exemple en utilisant un amplificateur différen- tiel 31 recevant à chacune de ses entrées les signaux de sortie des deux chaînes de mesure, cet amplificateur étant pourvu d'une résistance de contre-réaction R30 et de deux résistances d'entrée de valeur également égale à R30. La sortie de la mémoire 33 est introduite à l'entrée négative d'un amplificateur différentiel 35 qui reçoit à son autre entrée le signal de sortie de mesure s2m. Cet amplificateur est pourvu d'une résistance de contre-réaction R et de deux résistances d'entrée R34 ainsi que d'une résistance R34 entre son entrée non inverseuse et la masse. La sortie d'un amplifi- cateur 35 est introduite à l'entrée positive d'un amplificateur différentiel 38 qui reçoit à son entrée négative le signal de mesure slm de la première chaîne de mesure. L'amplificateur 38 est pourvu d'une résistance de contre-réaction R de deux résistances d'en- 37' trée R37 et d'une résistance R37 entre son entrée non inverseuse et la masse. Les gains d'ensemble étant, comme dans le cas précédent, équilibrés, la sortie S3 de l'amplificateur différentiel 38 correspond à la sortie S2 de la figure 2. La figure 4 représente également une variante relative à la compensation de deux chaînes de mesure différentielles. Les signaux si et 52 de sortie des deux chaînes de mesure sont introduits aux entrées négatives et positives d'un amplificateur différentiel 41 pourvu d'une résistance de contre-réaction R46 et de deux résistan- ces d'entrée R46 ainsi que d'une résistance R46 entre son entrée non inverseuse et la masse. La sortie de l'amplificateur 41 est introduite dans une mémoire 43 par une ligne 42, et la sortie 44 correspondant à la lecture de la mémoire est introduite à l'entrée négative de l'amplificateur 41, également à travers une résistance d'entrée R46. Dans ces conditions, le signal 54 correspond aux signaux de sortie S2 et S3 des figures 2 et 3. La figure 5a représente les diagrammes angulaires correspon- dant à des antennes à diagrammes multiples dont les formes sont définies de façon à pouvoir mieux délimiter l'arc d'interrogation et à discréminer les réponses provenant d'un lobe principal et celles provenant des lobes secondaires. Le diagramme RSI présente un lobe principal 53 pourvu d'un maximum 54 qui correspond à l'axe géométrique de l'antenne, et une pluralité de lobes secondaires 55 d'amplitude plus faible. Le diagramme RS2 se présente sous la forme générale d'une cardiolde et présente un gain minimum en 52 dans la direction principale constituant l'axe géométrique de l'antenne. Au niveau des lobes secondaires, le diagramme RS2 correspond à une amplitude supérieure à celle de toutes les lobes secondaires 55. En comparant les amplitudes respectives des signaux de sortie des deux récepteurs correspondant à RSI et RS2 et en ne conservant que les signaux RSI supérieurs aux signaux RS2, il est possible de distinguer les signaux provenant du lobe principal 53 et ceux provenant des lobes secondaires 55. Cette technique est connue sous le nom de RSLS (suppression des lobes secondaires à la réception). Le résultat de la comparaison, pour être correct, exige que les récepteurs soient insensibles aux variations de paramètres extérieurs tels que tempé- rature, tension d'alimentation, fréquences porteuses si le récepteur est à large bande, etc. La figure 5b illustre la variation de l'arc d'interrogation qui peut être obtenue en ajoutant une constante au diagramme RS2: l'arc d'interrogation a2 situé plus près du sommet de RSI est ainsi plus étroit que l'arc d'interrogation a1, ce qui permet une interro- gation plus fine. La figure 6 illustre l'application d'un dispositif selon l'invention à la compensation des chaînes de mesure d'un système RSLS. Ainsi 1S qu'il a été dit plus haut, la compensation aura lieu en effectuant de façon périodique, en dehors du temps d'utilisation normale du récepteur, la mise en mémoire de l'amplitude de la réponse associée à un signal d'amplitude connu pour chacun des récepteurs. La réponse du récepteur à un signal d'entrée d'amplitude quelconque sera comparée à la réponse mémorisée afin de ne prendre en compte que la différence entre ces deux signaux. La figure 6 représente ainsi un dispositif correspondant à un schéma équivalent aux figures 2 à 4, o les valeurs de mesure présentes en sortie des deux chaînes srî et Sr2 sont appliquées respectivement aux entrées positives et négatives d'un amplificateur différentiel 63 pourvu d'une résistance de contre-réaction R62, à travers des résistances d'entrée R62, et o les valeurs mémorisées respectivement par les mémoires 61 et 62 présentes en sortie desdites chaînes de mesure, sont appliquées respectivement aux entrées négatives et positives de l'amplificateur différentiel 63 a travers des résistances d'entrée R62. Le signal compensé S6 présent en sortie de l'amplificateur 63 aura un signe positif pour les signaux correspondant aux lobes principaux 53 du diagramme RS1. D'autre part, afin de faciliter la discrimination, on introduit à l'entrée de l'amplificateur 63 un signal de seuil par l'intermédiaire d'un poten- tiomètre P6. dont les deux bornes fixes sont reliées aux bornes positives et négatives d'un générateur de tension continu et dont le curseur est relié par exemple à l'entrée + de l'amplificateur 63 à travers une résistance R66. Ceci permet de déplacer le diagramme RS2 comme indiqué à la figure 5b' La figure 7 illustre un mode de répartition temporelle entre les signaux de mesure et les signaux de référence dans le cas de la technique radar. Les impulsions radar récurrentes 'r sont séparées par des intervalles de temps T. La mesure a lieu pendant l'intervalle de temps TI, et le signal de référence est produit pendant l'inter- valle de temps T2 à un instant différent de T1 et de préférence après T1 (par exemple: T1 = l ms, T2 = qq ps). Il est également possible de produire le signal de référence pendant un temps T2 situé dans l'intervalle de temps Tl, puisque T2 est très petit devant TI, et que la probabilité de recevoir un écho radar pendant l'intervalle de temps T2 est faible. La figure 8 illustre la commutation réalisée au niveau d'une antenne 81. Une impulsion de synchronisation amenée par une ligne 86 commande simultanément un oscillateur 83 couplé à la sortie de l'antenne 81 par un coupleur 82, et l'écriture dans une mémoire 85. Il en résultera une impulsion de référence appliquée à l'entrée de la chaîne de mesure 84 tant que l'impulsion de synchronisation est présente. La valeur S mémorisée reste présente en permanence à la r sortie de la mémoire M. Un tel dispositif est particulièrement avantageux dans le cas de la technique considérée car il constitue non seulement une compensation des dérives de la chaîne de réception mais également une compensation du brouillage que l'antenne radar est susceptible de détecter. En effet, un brouillage se traduit en général par la présence à la sortie de l'antenne d'une tension continue qui se superpose au signal. Selon la figure 9a qui correspond à l'art antérieur, une impulsion présente à la sortie de l'antenne et dépassant d'une quantité h du niveau continu de brouillage VB donnera lieu en sortie à une impulsion de hauteur H dont le niveau est fonction du niveau continu de brouillage VB. Selon la figure 9b qui correspond à une mise en oeuvre de l'invention, une impulsion présente à la sortie de l'antenne et dépassant d'une quantité h' du niveau de référence VR et d'une quantité h du niveau continu de brouillage VB donnera lieu en sortie à une impulsion de hauteur H' dont la hauteur est fonction de VR tant que VR reste supérieur à VB. Lorsque le niveau de brouillage augmente pour se rapprocher de VRI la valeur mémorisée VM correspondant à la sortie de l'une ou l'autre chaîne de mesure dérive progressivement. Il est alors possible d'identifier la présence d'un brouillage plus ou moins intense en fixant un ou plusieurs seuils de dérive, soit en niveau, soit en pente, pour la valeur mémorisée VM. Pour ce faire, on introduit au moins un signal mémorisé VM dans un circuit comportant au moins un seuil. Un tel contrôle permet également de vérifier le bon état de fonctionnement de la chaîne de mesure. La figure 10 illustre une variante de l'invention o une chaîne de mesure 101 est d'une qualité telle qu'elle ne présente pas de dérive. Cette chaîne de référence fonctionne avec au moins une autre chaîne de mesure 102 qui, de qualité et de coût moindre, présente des dérives qu'il s'agit de compenser. Les valeurs Slr et S2r correspondant à un signal de référence identique Vr appliqué aux deux chaînes sont introduites dans une mémoire 103 qui mémorise leur différence (S2r - Slr). La sortie de la mémoire 103 et de la chaîne de mesure 102 sont introduites dans un amplificateur diffé- rentiel 104 de manière à produire à sa sortie un signal S2m - (S2r - SIr). Les chaînes de mesure telles que 102 sont alors continuelle- ment recalées par rapport à la chaîne de référence 101. REVENDICATIONS 1. Dispositif de compensation des dérives d'au moins une chaîne de mesure, caractérisé en ce qu'il comporte: - un circuit (2) appliquant à ladite chaîne de mesure un signal d'entrée de mesure, et un signal d'entrée de référence auxquels correspondent respectivement un signal de sortie de mesure (S1 m), et un signal de sortie de référence (Sîr), - une mémoire (4) mémorisant la valeur dudit signal de sortie de référence, - un circuit soustracteur (5) soustrayant du signal de sortie de mesure, ladite valeur mémorisée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit (2) est actionné à intervalles réguliers par un circuit de commande (8) de telle sorte que des valeurs de référence sont mises en mémoire à des intervalles réguliers. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une chaîne de mesure de référence (101) et au moins une chaîne de mesure à compenser et en ce qu'il comprend un un circuit (103, 104) ajoutant à chaque sortie de mesure de chaque chaîne à compenser un signal mémorisé correspondant à la sortie de la chaîne de mesure de référence (101) quand on applique à l'entrée de celle-ci (101) le signal d'entrée de référence (V). 4. Dispositif de compensation des dérives de deux chaînes de mesure montées en différentiel caractérisé en ce qu'il comporte: - un circuit appliquant à chacune des chaînes de mesure un signal d'entrée de mesure, et un signal d'entrée de référence auxquels correspondent respectivement pour chaque chaîne un signal de sortie de mesure (Slm' S2m), et un signal de sortie de référence (Sr' S2r), - un circuit (14,24) mémorisant la valeur du signal de sortie de référence (Sîr, S2r) respectivement pour une chaîne et pour l'autre, - un circuit soustracteur (16,26) soustrayant respectivement de chacun des signaux de sortie de mesure la valeur mémorisée correspondante, et réalisant également la soustraction entre eux des résultats des deux soustractions précédentes. 5. Dispositif de compensation des dérives de deux châines de mesure montées en différentiel caractérisé en ce qu'il comporte: - un circuit appliquant à chaque chaîne de mesure un signal d'entrée de mesure, et un signal d'entrée de référence, auxquels correspondent respectivement pour chaque chaîne un signal de sortie de mesure (Slm' S2m), et un signal de sortie de référence (SIr' S2r), - un circuit (33,43) mémorisant la différence des valeurs des signaux de sortie de référence respectivement pour une chaîne et pour l'autre, - un circuit soustracteur (35, 38, 43) réalisant la soustraction des signaux de mesure de chacune des chaînes de mesure et leur soustrayant ladite différence mémorisée. 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le signal d'entrée de référence est le même pour les deux chaînes. 7. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que ledit circuit appliquant à chaque chaîne de mesure un signal d'entrée de mesure et un signal d'entrée de référence, applique ledit signal d'entrée de référence à des intervalles régu- liers. 8. Application d'un dispositif selon l'une des revendications 4 à 7 à un dispositif de compensation des lobes secondaires d'un radar secondaire, caractérisée en ce qu'un signal de mesure est le signal d'un premier récepteur associé au radar secondaire et que l'autre signal de mesure est le signal d'un second récepteur associé au radar secondaire. 9. Application selon la revendication 8, caractérisée en ce que le circuit soustracteur comporte un circuit lui appliquant un signal continu additionnel ce qui permet de faire varier l'arc d'interro- gation. 10. Application selon l'une des revendications 8 ou 9, caracté- risée en ce qu'il comprend un circuit pour produire des signaux de référence pendant l'intervalle de temps compris entre le temps d'interrogation (T1) et l'impulsion radar récurrente suivante I.r 11. Application selon l'une des revendications 8 à 10, caracté- risée en ce qu'au moins un signal-mémorisé (VM) est introduit dans un circuit comportant au moins un seuil.