Brevet FR2503938A1 — publié le 19821015

COUPLEUR DIFFERENTIEL COMPACT POUR RADAR MONOPULSE. La présente invention est relative à un coupleur différentiel compact pour radar monopulse. La précision et la rapidité de mesure par le procédé de poursuite angulaire par scanning étant limitées, le procédé de poursuite angulaire par monopulse a été développé et consiste à effectuer les mesures angulaires en traitant chaque impulsion de retour de l'objectif par un aérien à directivité multiple. On dispose par exemple une antenne formée d'un réflecteur parabolique et de deux cornets identiques placés symétriquement par rapport au foyer du réflecteur. Chaque cornet est relié à un récepteur. Si la cible se trouve sur l'axe focal de l'aérien, les signaux reçus par les deux récepteurs seront identiques. Par contre, si la cible n'est pas sur l'axe focal, les récepteurs liés aux deux cornets ne recevront pas les mêmes signaux. La comparaison des signaux reçus dans chaque récepteur doit alors permettre de situer la position de la cible par rapport à l'axe focal, grâce à un traitement de signaux approprié. Dans un radar de poursuite monopulse, la mesure des angles doit être faite en site et en gisement; l'aérien est donc organisé pour fournir une voie somme, une voie différence site et une voie différence gisement. - La source primaire monopulse dans une antenne monopulse à comparaison d'amplitude fournit quatre signaux sur quatre guides qui permettent d'effectuer une poursuite radar, après exploitation de ces signaux. Derrière cette source primaire monopulse est placé un coupleur différentiel constitué de quatre Tés magiques groupés suivant le schéma représenté sur la figure 1. La source envoie quatre ondes A, B, C et D respectivement sur les quatre voies 1, 2, 3 et 4 du coupleur. La voie t reçoit la somme des puissances des signaux recueillis par les quatre voies 1 à 4:A + B + C + D. La voie AS effectue la différence haut-bas A6 S: (A + B) - (C + D) et la voie.4 G effectue la différence droite-gauche, e G: (A + C) - (B + D). On est ainsi ramené à un problème plan, pour chacune des écartométries site et gisement. L'émission se fait par la voie ô, l'aérien se comportant alors comme un aérien à lobe unique et la réception se fait sur les trois voies A', A S et A G. Lorsque l'objectif est parfaitement pointé, la voie t reçoit un signal de puissance maximale tandis que les voies différences A S et à G ne reçoivent rien. Lorsqu'un dépointage faible existe, ce signal reçu par la voie 2 n'est pas sensiblement changé, mais il apparait sur les voiesA S et A G des signaux de dépointage en site et/ou en gisement dont la puissance n'est pas négligeable. Suivant leur signe, on sait si le dépointage a lieu vers le haut ou vers le bas pour la voie différence site A S, vers la droite ou vers la gauche pour la voie différence gisement t G. Actuellement, il existe deux types de réalisation d'un coupleur différentiel constitué de Tés magiques. Suivant le premier type, représenté, sur la figure 2, les Tés magiques 5, 6, 7 et 8 sont réalisés séparément puis assemblés par des guides de liaison 9 et 10 par exemple et des brides de jonction 11, 12, 13, 14. Un coupleur différentiel ainsi réalisé est encombrant à cause de l'adjonction des guides reliant les Tés, onéreux par le grand nombre de pièces à usiner et à ajuster et enfin ne présente pas toujours un bon découplage, la symétrie des pièces et des raccordements n'étant pas parfaite, notamment en raison des capacités parasites des arêtes des brides de jonction. Suivant le second type de réalisation d'un coupleur diffé- rentiel, les Tés magiques qui le constituent sont groupés par un procédé de mécanobrasure permettant de réaliser des ensembles relativement peu encombrants mais chers. Au moment de la brasure, un déchet important se produit et introduit inévitablement des déformations provoquant une mauvaise symétrie. Pour remédier à ces inconvénients, la présente invention réalise un coupleur différentiel compact, constitué de quatre Tés magiques et usinable par une machine à commande numérique. Selon une caractéristique de l'invention, ce coupleur dif- férentiel compact pour radar monopulse constitué par quatre Tés magiques, comprend deux pièces métalliques symétriques par rap- port à un plan assemblées en regard l'une de l'autre suivant ce plan de symétrie le quatrième 18 est du type fourchette. Selon une autre caractéristique de l'invention, ce coupleur est constitué de deux pièces métalliques symétriques par rapport à un plan et usinables entièrement par fraiseuse à commande numérique. Selon une troisième caractéristique, les deux pièces métal- liques constituant ce coupleur sont assemblées par des vis, une plaque métallique étant placée entre les deux pièces dans le plan de symétrie, au niveau des deux Tés magiques du type à branches repliées. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparat- tront dans la description qui suit, illustrée par les figures suivantes qui, outre la figure I représentant le schéma général d'un coupleur et la figure 2 montrant une réalisation d'un coupleur selon l'art antérieur, représentent: - la figure 3: le schéma d'un coupleur différentiel compact selon l'invention; - la figure 4: une réalisation d'un coupleur différentiel compact selon l'invention; - la figure 5: une des deux pièces métalliques constituant principalement le coupleur selon l'invention. La figure 3 représente le schéma d'un coupleur différentiel compact selon l'invention. Il comporte deux Tés magiques 15 et 16 du type à branches repliées, un Té 17 du type à charge coaxiale et un Té 18 du type fourchette. Les Tés 15 et 16 comprennent chacun deux voies d'entrée 19 et 20 pour le Té 15 et 21 et 22 pour le Té 16 - qui sont habituellement reliées aux voies d'une source mono- pulse associée au coupleur et deux voies de sortie, l'une 23 ou 24 aboutissant aux deux voies d'entrée du Té 17 à charge coaxiale et l'autre 25 ou 26 directement reliée aux voies d'entrée 27 et 270 du Té fourchette 18. Le Té 17 a l'une de ses deux voies de sortie chargée par une charge coaxiale 28 et son autre voie de sortie 29 réalise la voie différence gisement L G du coupleur. Le Té four- chette 18 réalise la voie différence site Z% S du coupleur et l'autre voie 31 réalise la voie somme ú du coupleur. Une réalisation d'un tel coupleur différentiel sous forme 1i0 compacte est représentée sur la figure 4. Il est constitué princi- palement de deux pièces métalliques 32 et 33 symétriques par rapport à un plan., assemblées suivant ce plan par un jeu de vis 34. Ces deux pièces sont usinées de façon à réaliser les quatre Tés magiques du coupleur, précédemment décrit. Sur cette figure sont représentées les deux voies 19 et 20 pour le Té 15 et 21 et 22 pour le Té 16 qui sont branchées sur les voies d'une source monopulse associée au coupleur. Afin que ces quatre voies 19 à 22 soient exactement en phase à l'entrée du coupleur, on place deux déphaseurs 35 et 36 constitués par des plaquettes 27 et 38 de matériau diélectrique qui sont introduites plus ou moins profondément dans les voies. On remarque également sur la figure la charge coaxiale 28 fermant la voie de sortie 280 du Té 17, dessinée en pointillés de même que la voie 30 du Té 18 correspondant à la voie différence gisement G du coupleur. Comme on le verra sur la figure 5, les voies 19 à 22 sont réalisées par des cavités creusées sur un des côtés de chacune des deux pièces métalliques 32 et 33. Aussi, lors de leur assemblage pour constituer le coupleur, il est nécessaire de placer entre ces deux pièces une plaque métallique 38 dans leur plan de symétrie-I. Au niveau des voies pour bien séparer les différentes voies elles-mêmes, la plaque 39 présente une épaisseur plus grande, permettant à celle- ci de mieux s'adapter aux cavités. La figure 5 représente un des deux composants principaux du coupleur réalisé selon l'invention, en l'occurence la pièce 33. Les éléments portant les mêmes références sur les figures 4 et 5 sont identiques et assurent les mêmes fonctions. La pièce 33 comporte deux cavités creusées sur un de ses côtés et qui sont fermées par la plaque métallique 39, mentionnée plus haut et représentée en pointillés sur la figure, réalisant ainsi les voies 20 et 22 d'entrée des Tés 15 et 16. Perpendiculairement à ces voies, sont creusées deux autres cavités dans chacune des deux pièces 32 et 33, réalisant lors de leur assemblage les voies 23 et 24 du Té 17 à charge coaxiale, dont la voie de sortie 29 constituant la voie différence gisement G est creusée à travers toute l'épaisseur de la pièce 33. Les voies de sortie 25 et 26, schématisées sur la figure 3 des Tés 15 et 16 sont réalisées à partir de la réunion des cavités 40 et 41 creusées dans le prolongement des voies 20 et 22 et de cavités similaires creusées dans l'autre pièce métallique 32, symétriquement par rapport au plan site S du coupleur est réalisée par une cavité creusée perpen- diculairement au plan fi, à travers toute l'épaisseur de la pièce 32, non représentée sur la figure. Ainsi vient d'être décrit un coupleur différentiel compact pour radar monopulse, consitué par quatre Tés magiques, et réalisé essentiellement à partir de l'assemblage de deux-pièces métalliques symétriques par rapport à un plan. Grâce à la quasi symétrie de ces deux pièces, elles peuvent être usinées par une fraiseuse à com- mande numérique d'o une meilleure productivité de ce genre de coupleur. L'avantage de ce procédé de fabrication réside dans le fait qu'une grande partie du programme de cette machine est commune à la réalisation des deux pièces, entrainant ainsi une excellente symétrie. L'assemblage de ces deux pièces se fait ensuite par un jeu de vis, réalisant alors un ensemble monobloc o les liaisons entre les quatre Tés magiques sont très réduites permettant un bon décou- plage donc des meilleurs performances techniques du coupleur. Enfin, cette réalisation est moins coûteuse que celles de l'art antérieur et permet d'obtenir un coupleur compact peu encombrant et d'une reproductibilité excellente, en bande de fréquence "X" aussi bien que pour toutes les bandes au dessus de la bande "S". REVENDICATIONS 1. Coupleur différentiel compact pour radar monopulse, cons- titué par quatre Tés magiques, caractérisé en ce qu'il comprend deux pièces métalliques (32 et 33) symétriques par rapport à un plan (dû? assemblées en regard l'une de l'autre suivant ce plan de symétrie ( le quatrième (18) est du type fourchette. 2. Coupleur différentiel selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux Tés magiques (15 et 16) sont tels que, pour chacun d'eux: - deux voies (19 et 20) et (21 et 22) sont branchées sur les voies d'une source monopulse à laquelle ce coupleur est associé, - une troisième voie (23 et 24) est reliée directement au troisième Té magique (17) à la sortie duquel est réalisée la voie (29) différence gisement (AG) du coupleur, - la quatrième voie (25 et 26) est reliée directement aux deux voies (27 et 270) du quatrième Té magique (18), dans les deux autres voies (30 et 31) duquel sont réalisées respectivement la voie somme (ú) et la voie différence site ( S) du coupleur. 3. Coupleur différentiel selon la revendication 2, caractérisé en ce que les voies (19-20) et (21-22) des Tés magiques à branches repliées (15 et 16) sont réalisées par quatre cavités creusées respectivement sur un des côtés, parallèles au plan KI), de chacune des deux pièces (32) et (33), symétriquement par rapport au plan (î) et fermées par une plaque métallique (38) placée dans ce plan de symétrie (1f'; 4. Coupleur différentiel selon la revendication 2, caractérisé en ce que les voies d'entrée (23 et 24) du Té (17) à charge coaxiale sont réalisées par deux cavités creusées respectivement sur un des côtés parallèles au plan (Il) de chacune des deux pièces (32) et (33), perpendiculairement aux voies ( 19 à 22) et symétriquement par rapport au plan (4). 5. Coupleur différentiel selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'une des voies de sortie (28) du Té (17) est fermée par une charge coaxiale (28), placée perpendiculairement au plan côtés parallèles au plan ( 7. Coupleur différentiel selon l'une des revendication 1 à 6, caractérisé en ce que les deux pièces métalliques (32 et 31) symétriques par rapport au plan ( des vis (34). 9. Radar de poursuite monopulse comprenant un coupleur différentiel réalisé suivant l'une des revendications 1 à 8.