Brevet FR2542139A2 — publié le 19840907

FR 2542139 A2 19840907 FR 8302223 A 19830302 DESCRIPTION Radar multifonctions, multifaisceaux en étoile, à couverture sphérique. le présent certificat d'addition complète et précise l'invention objet de la demande de brevet 82 13145 déposé le 26 Juillet 1982. L'invention objet de la demande de brevet est relative à des antennes principalement destinées aux Radar multifonctions de détection aérienne assurant une couverture sphérique de 1' espace. La présente addition a pour objet deux variantes: - l'une concerne la technologie des éléments radians et des déphaseurs et égale ment le mode d'alimentation de la lentille déflectrice. - l'autre concerne le mode d'alimentation du réseau principal et de la lentille ainsi que les circuits associés, arrangement réalisé de telle sorte que l'on obtienne un Radar multifonctions, multifaisceaux en étoile, à couverture sphérique le dispositif d'antenne objet de la demande de brevet 82 13145 est illustré par les figures I et 2. la présente addition concerne les poutres (6). Cellesci portent des flasques qui permettent de capter l'énergie sur toute la périphérie du réseau principal (3).Pour réduire ltépaisseur du réseau principal (3), la disposition devient 19une de celle illustrée par les figures 7 et 8. les éléments rad ans sont gravés sur la face extérieur des circuits triplaque (21), les déphaseurs et les circuits associés à ceux-ci sont contenus dans les boitiers (22). la figure 9 illustre un exemple de montage dans lequel les éléments radians extérieurs, constitués içi d'un circuit triplaque (23), sont fixés à la structure alors que les boitiers (22) contenant les déphaseurs sont solidaires des éléments radians (21) intérieurs et sont enfichés dans le logement (24) où un connecteur (25) relie le boitier au cablage (26) de l'antenne. le couplage entre l'élément radian extérieur et le déphaseur est réalisé au niveau de l'évidement (27) dans lequel pénètre l'extrémité du circuit du déphaseur. Le boitier enfichable est guidé par des tenons (28) retenus en place par des ressorts. la présente addition concerne également la lentille déflectrice de la figure I qui assure soit la transmission vers la zone zénitale, soit la réfection vers le réseau principal (3), la variante à cette disposition consistant à substituer à la source primaire (I) une alimentation directe de la dite lentille (2) suivant le schéma illustré par la figure IO. Un répartiteur de puissance (28), schématisé sur la figure par des coupleurs directifs alimente des déphaseurs (29) suivis par des commutateurs (30) qui aiimentent soit les éléments radians de la zone nitale, soit les éléments radiansinternes en direction du réseau principal (3). CeXe variante présente deux avantages. Le premier estde permettre d'espacer entre eux les éléments radians sans introduire de perte d'énergie entre le où les guides d'ondes primaires d'où il résulte plus de facilités d'assemblage et de refroidissement des circuits. Le second amntage est de permettre l'obtention d'un diagramme de rayonnemnent des éléments radians intérieurs de la lentille (2) non plus directif vers la source primaire mais omnidirectionnelle dont le faisceau est inclinée à 45a vers le réseau principal (3). Le dispositif d'antenne objet de la demande de brevet 82 13145 délivre un faisceau qui peut ette orienté instantanément en toutes directionsde l'espace. Avec par exemple, un faisceau d'une largeur angulaire de 20 , il faut en azimut examiner I80 cellules et, en admettant qu'il y ait 40 cellules en élévation, le volume exploré requiet I80 X 40 = 7200 cellules, en admettant que 2 impulsions par détection sont le minimum indispensable, il faut I4400 impulsions, par exemple, avec une fréquence des répétitions de 2000 par seconde, il faut plus de 7 secondes pour explorer la totalité du volume de détection. Par ailleurs, il est nécessaire, dans les zones de détection perturbées par des retours parasites, d' augmenter le temps d'exploration et de maintenir le faisceau sur une cellule déterminée.Afin de réduire le temps nécessaire à l'exploration du volume de détela tion et d'augmenter le temps dXexploration des cellules, la présente variante consiste à générer des faisceaux répartis en étoile autour du réseau principal (3). De la sorte, l'invention consiste en un arrangement qui conduit à un Radar multifonctions, multifaisceaux en étoile. Les déphaseurs et les éléments radians du réseau principal (3) sont répartis en colonnes espacées de 2 à i et en lignes lignes espacées de 0,5 à IÀ. . Les lignes sont alimentées à un même niveau de puissance sur toute la périphérie.Les colonnes sont alimentées du centre vers les bords à puissance décroissante, par exemple suivant leéquation:(SKOLNIE,ta.71) A(z) = cosn (#z/2). Si les déphaseurs du réseau sont tous à leurs calages initiaux il résulte un diagramme-omnidirectionnel dont l'axe est perpendiculaire au réseau. Si dans la direction A, illustrée par la figure II, la distance a = R(I-cos Si entre les portions de lignes qui forment un faisceau, un déphasage est introdiut, les faisceaux A à N dont les déphaseurs reçoivent un ordre de commande du déphasage: ( SKOLNIK par. 7.7) a = 2#(d/#sin#0), celui-ci oriente chacun des faisceaux en élévation, indépendament les uns des autres. L'exploration de l'espace en azimut est réalisée par déplacement de l'ensemble des N faisceaux de façon à couvrir l'intervalle qui sépare deux faisceaux adjacents. Ce déplacement est effectué par pas de n colonnes, n étant un entier. L'alimentation du réseau principal (3) est effectuée selon l'un où l'autre des arrangements illustrés par les figures I3 et 14. L'arrangement illustré par la figure I3 comprend un réseau principal (3) dans l'axe duquel est disposé une antenne circulaire (31) composée. d'un ensemble de sources primaires (32). A 1' émission 17antenne (31) émet un rayonnement omnidirectionnel qui éclaire l1in- térieur du réseau principal (3). A la réception l'antenne (31) réalise un arrangement des sources prinaires(32) et des récepteurs,illustré par la figure I5, tel qu'après traitement des signaux les cibles sont positionnées.La lentille (2) illustrée par les figures I3 et 14, disposée perpendiculairement à l'axe du du réseau principal (3) a pour but la détection des cibles jusqu'au zénit, au dessus de la zone d'action du réseau principal. Dans le radar multifaisceaux en étoile la lentille (2) est utilisée uniquement vers le zénit. Elle peut être alimentée soit directement, soit par une source primaire placé dans son axe. L'arrangement illustré par la figure I4 comprend un réseau principal (3) alimenté par un répartiteur de puissance (33) suivant le schéma illustré par la figure 16. l'espace disponible (34) à l'intérieur du réseau et du répartiteur permet de placer les éléments essentiels de l'émetteur et des récepteurs. Le dispositif illustré par la figure I3 montre sur la partie gauche de la figure le cheminement des ondes à l'émission. Seul le faisceau J est représenté pour la clarté du dessin. Les déphaseurs du réseau (3) reçoivent une commande émission et une commande réception différente en raison du cheminement distinct des ondes à l'émission et à a réception, ce qui conduit à adopter des valeurs différentes de déphasage à l'émission et à la réception. Sur la partie droite de la figure I3 les faisceaux A et D sont délimités, les ondes issues du réseau (3) convergent vers l'une des sources primaires (32).Les sources primaires (32) peuvent être relativement simple, par exemple un guide d'onde à fentes rayonnantes alimenté par le mileu de sa longueur, où plus complexe, composé pour chacunne d'elles, de 4 sections de façon a réaliser un dispositif "monopulse", tel qu'illustré par la figure 15. Chacunne des sources primaires (32) est reliée par un ensemble de jonctions hybrides (35), aux mélangeurs (37-), aux récepteurs (38) et à un extracteur (39) commun à toutes les voies de réception des faisceaux. L'oscillateur local (o.î) est commun à l'ensemble des mélangeurs (37) par une ligne d'alimente tion (36). L'émetteur (40) alimente l'ensemble l'ensemble des sources primaires via les commutateurs émission/réception, par un distributeur de puissance (41). l'ordinateur (42) a pour fonction l'élaboration des ordres nécessaires au réseau (3) pour positionner les faisceaux: valeurs des déphasages et adresses des déphaseurs. Une unité d'interface (43) assure l'aiguillage des instructions de l'ourdi nateur (42) vers les lignes et colonnes de déphaseurs du réseau principal (3). L'ordinateur (42) indique à l'extracteur (39) l'affectation des récepteurs aux.. faisceaux de façon à ce que celui-ci affecte les plots aux faisceaux. L'ordina- teur (2) reçoit par la liaison (4W) les ordres d'opérations élaborés par un ordinateur çhargé des fonctions opérationnelles: élaboration des pistes par association des plots sorties de l'extracteur (39) gestion des priorités des zones d'acquisition des cibles et poursuite de celles-ci. le dispositif illustré par la figure 14 m-ontre un exemple de sectionnement du rnpartiteur-(33). Un faisceau par son dép'acement occupe la position centrale I et, de part et d'autre les positions 2 et 3.Trois récepteurs associés à 3 sections du répartiteur (33) constituent le récepteur d'un faisceau. Les récepteurs sont associés de 3 en 3 ainsi qu'il est illustré par la figure I6. Après amplification (45) les signaux, après remise en phase sont additionnés (46) soit en hyper-fréquence9 soit en fréquence internédiaire. En sortie des récepteurs (47), au niveau de l'extracteur (48) les signaux sont comparés de -2 en 2 en amplitude, le signal le plus important affecte la cible au faisceau qui lui correspond. les sections du répartiteur (33) peuvent être scindées en deux partie dans le sens de la hauteur de façon, par l' addition d'une jonction hybride et dgun récepteur à chaque section, a disposer d'un écartomètre différentiel pour~la mesure de l'élévation d'une cible. L'écar- tomêtrie azimutale est effectuée entre impulsions successives en déplaçant les faisceaux. Il peut en etre de même pour l'élévation, si l'on veut faire lféco- nomie des récepteurs d'écartométrîe, dans ce cas, l'écartométrie d'une cible est faite séquentiellement sur plusieurs impulsions successives.La ligne de distribution émission (41) est connectée à chaque section du répartiteur (33) par un commutateur émission/réception, par exemple TR/ATR sur la figure 16. La gestion des priorités est organisée à deux niveaux: acquisition et conduites d'interceptions des cibles; La conduite d'interception est prioritaire et impose à l'ensemble des faisceaux leurs directions, chacun des autres faisceaux, dans la. direction imposée par la conduite d'interception, à un instant donné, dispose de sa propre priorité d'exploration en élévation. Le temps d'observation requis par la direction prioritaire est indiqué aux autres faisceaux de façon à permettre à céux-ci d'assurer la gestion de lueurs observations en élévation dans la direction qui leur est imposée. Le second niveau de priorité est celui de l'acquisition des cibles basé sur la priorité de zone en élévation et sur un critère de v-eW issement des informations où de leur renouvellemnt. la gestion des priorités est effectuée par l'ordinateur chargé des-taches opérationnelles par un logiciel de gestion des priorités. REVENDICATIONS I/1. Dispositif d'antenne selon revendications I/ et 3/ de la demande de brevet 82 I3I45 déposé le 26 juillet 1982, caractérisé en ce que les éléments radians sont gravées sur les circuits imprimée triplaque (2I). 2/. Dispositif d'antenne selon revendications I/ de la demande de brevet 82 I3I45 caractérisé en cen que la lentille (2) est alimentée directement par la guide d'onde perimaire. 3/. Dispositif de radar de multifonctions selon revendication I/ de la demande de brevet 82 I3I45 caractérisé en ce que les faiceauy de l'antenne circulaire de type réceau à déphanage, sont répartis en étoile autour dudit réseau circulaire et sont orientée en élévation indépendamment les uns des autres. 4/. Dispositif selon revendication I/ de la demande de brevet 82 I3I45 et revendication 3/ caractérisé en ce qu'une antenne primaire (3I) alimente à l'émission le réseau principal (3) par une onde omnidirectionnelle dans le plan horizontale de la dite antenne et à la réception chacune des sources primaires qui coposent l'antenne (3I) est reliée à un récepteur et qu'il y a le même nombre de sources primaires et e récepteurs qu'il y a de faisceauy. 5/. Dispositif selon revendication I/ de la demande de brevet 82 I3I45 et revendication 3/ caractérisé en ce que le réseau principal (3) est directement connecté à un répartiteur de puissance (33) qui à l'émission alimente l'ensemble du réseau et à la réception est composé dàutant de sections qu' il y a de faisceaux. 6 /. Dispositif selon revendication I/ de la demande de brevet 82 I3I45 et revendications 3/ et 5/ caractérisé en ce que les faisceaux sont imbrigués en répartisant les déphaseurs une même colonne entre deux faisceaux adjacente.