Brevet FR2502340A1 — publié le 19820924

DISPOSITIF DE RADAR DESTINE. NOTAMMENT A MESURER PAR RAPPORT A LUI LA VITESSE "V" D'UN OBJET La présente invention concerne un dispositif de radar destiné notamment à mesurer par rapport à lui la vitesse "v" d'un objet, dispositif comportant un premier capteur et un deuxième capteur séparés par une distance "d", alignés suivant la direction de la vitesse à mesurer et prévus pour capter des ondes qui proviennent d'un générateur de signaux à haute fréquence et qui sont réémises par ledit objet, un circuit de corrélation pour déterminer le retard "X" des signaux de sortie du second capteur par rapport aux signaux de sortie du premier capteur, retard pour lequel La corrélation est maximum, et un circuit indicateur qui élabore l'informa tion de vitesse en évaluant la quantité d/# . Une application importante que trouve un tel dispositif est la mesure de la vitesse horizontale d'un aéronef ; dans ce cas, l'objet en question est le sol tandis que le dispositif de radar est à bord de l'aéronef. On mesure alors la vitesse du déplacement relatif du sol par rapport à l'aéronef. Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 4 041 293, on décrit un dispositif de ce genre. Dans ce dispositif connu, on utilise un générateur émettant un signal à fréquence fixe. Or, il peut arriver que pour certaines distances entre le dispositif et le sol et que pour des profils particuliers de ce dernier, les ondes captées soient très faibles rendant impossible le traitement des signaux aux sorties des capteurs. On perd donc ainsi la connaissance de la vitesse. Ce dispositif connu n'est donc pas apte à l'appli- cation envisagée pour laquelle une mesure permanente et fiable de la vitesse est exigée. La présente invention propose un dispositif du genre mentionné dans le préambule qui procure une mesure sûre de la vitesse. Pour cela, un dispositif de radar destiné notamment à mesurer par rapport à lui la vitesse 'v" d'un objet est remarquable en ce que ledit générateur de signaux à haute fréquence est prévu pour émettre des ondes modulées en fréquence et en ce qu'il est pour- vu d'une borne de commande de décalage dans le temps desdites ondes reliée à une sortie du circuit de corrélation où apparaît un signal représentatif du temps T pour décaler de la durée X lesdites ondes modulées en fréquence. Un mode de réalisation avantageux est remarquable en ce qu'il est prévu deux circuits mélangeurs dont des premières entrées sont reliées auxdits premier et deuxième capteurs, dont des deuxièmes entrées reçoivent des signaux issus du générateur de signaux à haute fréquence et dont les sorties sont reliées respectivement à des entrées du circuit de corrélation. L'avantage important que l'on obtient par ce mode de réalisation est qu'à la sortie des circuits mélangeurs la fréquence des signaux dépend directement de la distance comprise entre le dispositif et l'objet. Ainsi, avec peu de moyens supplementaires, on obtient la mesure de la distance. La description suivante faite en regard des dessins annexes, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure î montre un dispositif de radar conforme à l'invention. La figure 2 montre en fonction du temps la variation de fréquence de l'onde émise. La figure 3 montre en détail un générateur de signaux en dents faisant partie du dispositif de l'invention montré à la figure l. La figure 4 montre un dispositif conforme à L'invention destiné à fournir,en outre, l'indication de de la distance qui le sépare de L'objet. A la figure 1, le dispositif de L'invention portant La référence 1 est supposé être monté à bord d'un aéronef non représenté. L'aéronef et, donc, le dispositif se déplacent à une vitesse "v" parallèlement au sol 2. Pour mesurer cette vitesse, une antenne d'émission 9 émet des ondes provenant d'un générateur de signaux à haute fréquence 10 en direction du sol, ces ondes ont une fréquence de 4,3 0Hz environ ; le sol réfléchit ces ondes qui sont ensuite captées par deux antennes de réception 11 et -12 alignées suivant la direction de La vitesse "v" et séparées d'une distance "d". Pour comprendre Le principe de la mesure, il faut admettre que Le sol se comporte comme une surface rayonnant l'ér,ergie qu'elle a reçue et donc comme une antenne ayant un diagramme de rayonnement qui possède un très grand nombre de maxima et de minima. Ainsi, l'antenne 12 située en avant commence la première à explorer le diagramme de rayonnement puis après un temps ''T'l tel que T = d/v, ce sera au tour de l'antenne Il située en arrière. Les signaux aux sorties des antennes seront pratiquement identiques mais décalés de la durée 'T'' donnée par la formule ci-dessus, un circuit de corrélation 15 détermine le retard qu'il faut apporter aux signaux de sortie de l'antenne 12 appliqués à une entrée 16 pour obtenir le maximum de corrélation avec les signaux de sortie de l'antenne 11 appliqués à son entrée 17. Le signal représentant Le retard à apporter,disponible sur une sortie du circuit de corrélation 15 est transmis vers un circuit indicateur 20 qui fournit l'indication de la vitesse "v", cette vitesse étant donnée par la relation v = diT. Le circuit de corrélation 15 peut être du type décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 777 133. Conformément à l'invention, le générateur de signaux à haute fréquence 10 est prévu pour émettre des ondes modulées en fréquence et iL est pourvu d'une borne de commande 22 de décalage dans Le temps desdites ondes reliée à la sortie 18 du circuit de corrélation 15 pour décaler de la durée T lesdites ondes. La figure 2 montre les variations de fréquences des ondes élaborées par le générateur 10 ; des ondes E sont émises tous les temps X et pendant une durée T. La variation de fréquence est linéaire et s'étale sur une largeur de fréquence égale à AF. A ces ondes émises E vont correspondre des ondes réfléchies R. Ces ondes réfléchies sont captées par les capteurs 11 et 12. Le capteur 12 perçoit le rayonnement réémis par une certaine zone du sol 2 ; après un temps X le capteur 11 va capter le rayonnement réémis par cette même zone. On peut effectuer une corrélation de ces ondes puisqu'elles correspondent, d'une part, à une même zone et, d'autre part, elles sont l'image d'une même onde émise. La corrélation s'effectue sur des ondes de battement obtenues au moyen de deux circuits-mélangeurs 31 et 32 dont une première entrée est connectée pour Le premier à l'embouchure de L'antenne 11 et pour le second à llembouchure de L'antenne 12 ; une deuxième entrée de ces mélangeurs reçoit une onde issue du générateur de signaux à haute fréquence 10, par L'intermédiaire des coupleurs 33 et 34 respectivement. Il est intéressant de déterminer la valeur de la fréquence des ondes de battement "fb". Entre l'onde émise E et l'onde reçue R, il y a un temps bt (voir figure 2), ce temps ot est tel que = 2H c où H est la distance qui sépare le dispositif 1 de l'objet 2 et représente l'altitude lorsqu'on a affaire à un aéronef eut où "c" la vitesse de la lumière. Pour une modulation de fréquence Linéaire s'détendant sur une variation GF et pendant une durée T, on montre que 2H c fb = T Un fréquencemètre 48 connecté à la sortie d'un des circuits mélangeurs 31 ou 32 (sur La figure 1, le fréquencemètre est connecté à La sortie du circuit mélangeur 31) fournit la valeur de H. Le générateur 10 est formé d'un oscillateur haute fréquence 50 muni d'une commande de fréquence par tension 51 connectée à ia sortie d'un générateur de signaux en dents de scie 52. La fréquence de récurrence des signaux en dents de scie est déterminée par un signal appliqué à La borne 22, elle est égale à 1/T. La figure 3 donne le détail de réalisation de ce générateur 52. Il est formé à partir de deux intégrateurs 60 et 61 composés respectivement d'un amplificateur opérationnel 62, 63, d'un condensateur 64, 65 interconnectant l'entrée (-) et la sortie de l'amplificateur opérationnel, d'une résistance 66? 67 connectée entre La borne d'entrée 70, 22 de ces intégrateurs 60, 61 et l'entrée (-) des amplificateurs 62 et 63. Un transistor à effet de champ 72 et 73 dont le trajet source-drain est connecté en parallèle sur le condensateur 4, 65 est prévu pour décharger ce condensateur lorsqu'un signal adéquat est appliqué à sa grille.Deux comparateurs 80 et 81 sont connectés respectivement aux sorties des intégrateurs 60 et 61 ; ces comparateurs 80 et 81 comparent la tension de sortie des intégrateurs à une certaine tension de référenee Vref et V'ref respectivement. La sortie du comparateur 80 est reliée à l'entrée S d'une bascule 85 de type RS et la sortie du comparateur 81 à l'entrée R. La sortie O de la bascule 85 est reliée à la grille du transistor 72. La grille du transistor 73 est reliée à la sortie d'un circuit monostable 87 dont l'entrée est reliée à la sortie du comparateur 81. La sortie de l'amplificateur opérationnel 62. constitue la sortie du générateur 52 qui est connectée à la commande 51 de fréquence de l'oscillateur 50. Ce générateur 52 fonctionne de la manière suivante. La tension VT appliquée à la borne 70 fixe la durée de dent de scie. En effet, l'intégration de cette tension donne une rampe dont la pente est d'autant plus élevée que la tension VT est importante. Dès que la rampe atteint la valeur Vref, le comparateur fournit un signal qui met la bascule 85 à un état tel que le signal de sortie de cette dernière rend conducteur le transistor 72 ; le signal à la sortie de l'amplificateur 62 est donc nul. Pour que la bascule 85 change d'état et qu'une nouvelle dent de scie soit engendrée, il faut attendre qu'un signal soit fourni par le comparateur 81. Ceci survient lorsque la rampe fournie par l'intégrateur 61 atteint La valeur V'ref. Le monostable 87 permet une décharge convenable du condensateur 65 entre chaque rampe. Un mode de réalisation préféré d'un dispositif conforme à l'invention mesurant en outre la distance H est montré à la figure 4. Sur cette figure, les éléments communs à ceux des figures précédentes portent les memes références. Pour obtenir la distance H, au lieu de mesurer "fb" (dF et T étant fixes), on préfère ici asservir la fréquence fb à une valeur fixe "fbo" et mesurer la pente de la dent de scie ##, de sorte que la valeur de H sera proportionnelle à cette valeur. La valeur H est obtenue simplement en mesurant la valeur T puisque AF est fixe. Pour obtenir une fréquence de battement fixe, on pourra utiliser Les principes contenus dans le brevet français n i 557 670 dépose au non de la Demanderesse. Selon ces principes, le dispositif de l'invention montré à la figure 4 comporte une boucle d'asserv,ssenSent comportant notamment un discriminateur de frequeIlce 91 dont l'entree est connectée à la sortie du mélangeur 92. Le signal de sortie de ce discriminateur va agir sur la durée T pendant laquelle La frequence du géné- rateur varie linéeirement ; pour cela, ce signal de sortie du discriminateur va être appliqué à la borne 70 du générateur de dent de scie 52. Un périodemètre 95 couplé au générateur 52 donne la valeur de T, et fournit par son cadran à l'utilisateur la valeur H. On remarquera que te signal logique à la sortie Q de la bascule 85 représente bien la valeur T. L'entrée du périodemètre 93 sera de préférence connectée à la sortie Q de cette bascule 85. REVENDICATIOIQS : 1. Dispositif de radar destiné notamment à mesurer par rapport à lui la vitesse "v" d'un objet, dispositif comportant un premier capteur et un deuxième capteur séparés par une distance "d", alignés suivant la direction de la vitesse à mesurer et prévus pour capter des ondes qui proviennent d'un générateur de signaux à haute fréquence et qui sont réémises par ledit objet, un circuit de corrélation pour déterminer le retard T des signaux de sortie du second capteur par rapport aux signaux de sortie du premier capteur, retard pour lequel la corrélation est maximum et un circuit indicateur qui élabore l'information de vitesse en évaluant la quantité d/x, caractérisé en ce que ledit générateur de signaux à haute fréquence est prévu pour émettre des ondes modulées en fréquence et en ce qu'il est pourvu d'une borne de commande de décalage dans le temps desdites ondes reliée à une sortie du circuit de corrélation où apparaît un signal représentatif du temps T pour décaler de la durée T lesdites ondes modulées. 2. Dispositif de radar selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu deux circuits mélangeurs dont les premières entrées sont reliées auxdits premier et deuxième capteurs et dont les deuxièmes entrées reçoivent des signaux issus du générateur de signaux à haute fréquence et dont les sorties sont reliées respectivement aux entrées du circuit de corrélation. 3. Dispositif de radar selon la revendication 2, destiné, en outre, à mesurer la distance qui le sépare dudit objet, caractérisé en ce que l'indication de cette distance est fournie au moyen d'un fréquencemètre connecté à la sortie de l'un des circuits mélangeurs. 4. Dispositif de radar selon la revendication 2, destiné, en outre, à mesurer la distance qui le sépare dudit objet, caractérisé en ce qu'il comporte un asservissement pour garder fixe la fréquence de battement obtenue aux sorties des circuits mélangeurs en agissant sur la pente de la modulation des ondes modulées en fréquence fournies par ledit générateur, tandis que la mesure de la distance est procurée par un périodemètre mesurant la durée de modulation, la variation de fréquence de la modulation étant fixe.