Brevet FR2646921A1 — publié le 19901116

La présente invention concerne les systèmes de réception et se rapporte à des systèmes dans lesquels un grand nombre d'antennes réceptrices sont montées & faible proximité les unes des autres de sorte qu'elles possèdent, ensemble, un diagramme de réception qui s'étend sur un large angle solide dans l'espace. Les antennes peuvent être, d8un point de vue spéculatif, disposées en petits groupes, chaque groupe étant associé à des signaux reçus depuis un petit angle solide particulier. Si le système de réception est utilisé pour suivre un corps mobile, ou s'il reçoit des signaux en provenance d'un corps mobile, apparaissent des difficultés lorsque le corps passe d'une région de l'espace couverte par un groupe d'antennes à une région adjacente couverte par un groupe différent, et il peut se produire dtimportantes et sérieuses discontinuités et perturbations des signaux, ce qui peut éventuellement conduire à une perte de la cible poursuivie. L'invention vise à produire un système de réception de signaux amélioré qui est conçu pour la réception de signaux de haute fréquence. Selon un premier aspect de l'invention, un système de réception de signaux de haute fréquence comporte plusieurs antennes de réception distinctes disposées suivant un réseau, les antennes étant organisées en groupes dans lesquels une antenne donnée peut faire partie de plus d'un groupe, les éléments d'un groupe étant interconnectés de façon à pouvoir être mis en service dans des modes de somme et de différence; un moyen permettant d'interconnecter plusieurs groupes pour former un ensemble plus important, les groupes constituant un tel ensemble étant conçus pour présenter des signaux d'entrée à cet ensemble plus important, lequel peut lui-même être mis en service dans des modes de somme et de différence. Le réseau peut être linéaire, ou bien il peut être plan, auquel cas chaque groupe est commodément constitué de quatre antennes. Le réseau plan peut être plat, c'est-à-dire confiné à deux dimensions, ou bien le plan dans lequel elles se trouvent peut être courbe. Les antennes distinctes sont de préférence alignées en ce que l'on peut commodément appeler des rangées et des colonnes afin de former un réseau matriciel régulier dans lequel les antennes sont écartées de distances égales les unes des autres. Selon un deuxième aspect de l'invention, un système de réception de signaux de haute fréquence comporte plusieurs antennes réceptrices disposées en un réseau plan comprenant plusieurs groupes du premier ordre, chacun constitué de quatre antennes inter- connectées de façon à pouvoir être mises en service dans des modes de somme et de différence; les groupes étant organisés en plusieurs groupes du deuxième ordre, chaque groupe du deuxième ordre compre- nant quatre groupes du premier ordre conçus chacun pour présenter des signaux d'entrée au groupe du deuxième ordre dont ils font partie de façon qu'il puisse être mis en service dans des modes de somme et de différence. Chaque antenne distincte possède un diagramme direc- tionnel de réception relativement étroit et les faisceaux de réception de toutes les antennes représentent, ensemble, la couver- ture d'un c6ne de grand angle solide dans l'espace. D'autres groupes d'ordres plus élevés, c'est-à-dire des groupes du troisième et du quatrième ordre, peuvent être prévus si cela est souhaitable, selon le nombre d'antennes distinctes et la manière dont elles sont confi- gurées. Ainsi, s'il existe seize antennes disposées en un réseau bidimensionnel régulier de quatre sur quatre, c'est-à-dire quatre "rangées" et quatre "colonnes" avec une antenne à chaque point de croisement, il y a une configuration de neuf groupes du premier ordre et de quatre groupes du deuxième ordre (deux sur deux) qui sont eux-mêmes interconnectés de façon à former un unique groupe dutroisième ordre. On va maintenant décrire l'invention à simple titre d'exemple en se reportant aux dessins annexes, parmi lesquels: - la figure 1 illustre la configuration d'un réseau constitué de seize antennes dipolaires. - La figure 2 est un diagramme relatif à un réseau linéaire d'antennes, et - la figure 3 est un schéma explicatif se rappor- tant à la figure 2. Relativement à la figure 1, une matrice régulière de seize antennes dipolaires 1 à 16 est organisée en un réseau quatre sur quatre régulier de façon à faire partie d'un système de réception de signaux de haute fréquence. Chaque antenne est un dipole récepteur qui peut commodément faire partie d'une structure de formation de faisceau, le faisceau faisant partie constituante du diagramme de réception du système. Le réseau d'antennes dipolaires est placé dans le plan focal de la structure de formation de faisceau. Chaque antenne dipolaire incorpore commodément un mélangeur servant à transformer le signal reçu en un signal de fréquence intermédiaire plus basse, et, de plus, un amplificateur servant à renforcer le niveau des signaux faibles. Des antennes dipolaires adjacentes sont connectées à un amplificateur commun. Dans le réseau illustré sur le dessin, il est nécessaire de prévoir vingtquatre amplificateurs d'addition, ou de somme, distincts, désignés respectivement par les numéros de référence 20 à 43 inclu- sivement. Les seize antennes dipolaires 1 à 16 peuvent être considérées comme constitueesde neuf groupes d'antennes dipolaires, chacun étant constitué de quatre antennes dipolaires, par exemple les antennes dipolaires 1, 2, 5 et 6, qui forment un seul groupe, et on notera que chaque groupe de quatre antennes comprend un nombre identique d'amplificateurs d'addition et que, en général, une antenne fait partie de plus d'un seul groupe, par exemple l'antenne dipolaire 6 qui fait partie de quatre groupes différents. Ainsi, le premier groupe considéré comporte les amplificateurs d'addition 20, 23, 24 et 27. Il existe ainsi neuf groupes d'amplificateurs d'addition, sachant qu'un amplificateur d'addition particulier peut être partagé par deux groupes ou plus de la même manière que l'antenne 6 fait partie de quatre groupes distincts. Chaque groupe de quatre amplificateurs d'addition-alimente l'un respectif de neuf amplificateurs d'addition et de soustraction 50 à 58 inclusivement. Ces amplificateurs d'addi- tion et de soustraction sont conçus de façon à être en mesure de produire simultanément un signal de somme 1, et des signaux de différence / A et AE, le signal A Areprésentant un signal diazimuth de différence et le signal E représentant un signal d'élévation de différence. Les amplificateurs d'addition et de soustraction sont conçus de façon à pouvoir fonctionner à la fois dans les modes de somme et de différence en même temps. Ainsi, des signaux classiques de somme et de différence peuvent être obtenus au moyen de ce réseau; Le fait qu'un signal AA ou un signal à E soit obtenu dépend de la sortie de l'amplificateur d'addition et de soustraction qui est utilisée. Chacun des neuf groupes distincts d'antennes dipo- laires peut fonctionner dans un mode indépendant de somme et de différence afin de produire un unique signal de somme et deux signaux de différence distincts. En pratique, chaque groupe est monté de façon à couvrir un angle solide (ou "cône") différent de l'espace et peut détecter des cibles se trouvant à l'intérieur de cette aire. Il est possible de déterminer la position réelle et, par conséquent, le mouvement de la cible de manière classique en relevant l'amplitude et la phase des signaux de différence obtenus. Comme chaque groupe couvre un angle relativement petit de l'espace, il est possible de déterminer la position d'une cible avec un haut degré de précision tandis qu'elle se trouve encore dans ce secteur. Toutefois, en pratique, une cible est susceptible de se déplacer d'un secteur de l'espace à un autre, et les discontinuités des signaux traités qui apparaissent lorsque la cible passe d'un groupe à un autre peuvent être sérieuses et peuvent entraîner, dans des circonstances extrêmes, la perte de la cible. Selon une autre pos- sibilité, le passage peut se produire pendant une période du fonc- tionnement particulièrement cruciale. -Lorsqu'une cible doit être passée d'un petit groupe d'antennes à un autre, le groupe dans lequel elle est placée au moment considéré est transformé en un groupe plus grand qui comporte aussi le groupe dans lequel la cible va passer. Ainsi, si la cible est initialement suivie par le groupe du premier ordre de quatre antennes 1, 2, 5 et 6, ce groupe est spéculativement étendu à un groupe du deuxième ordre plus grand qui comprend neuf antennes, à savoir 1, 2, 3, 5, 6, 7, 9, 10, 11, et les signaux de sortie des quatre amplificateurs d'addition et de soustraction associés 50, 51, 53 et 54 sont traités exactement comme si les amplificateurs d'addi- tion et de soustraction se comportaient en fait comme des antennes de réception distinctes. De cette manière, le groupe du deuxième ordre qui comprend les neuf antennes est en mesure de produire les signaux de somme et de différence relatifs au groupe du deuxième ordre dans son entièreté. Comme le groupe du premier ordre plus petit qui comprend seulement quatre dipoles forme un sous-ensemble du nouveau groupe, le passage au nouveau groupe peut être réalisé de manière régulière et sans perturbation. Si cela est nécessaire, le contrôle peut être ultérieurement passé à un autre groupe du premier ordre se trouvant entièrement à l'intérieur du groupe du deuxième ordre, c'est-à-dire que la réception peut être passée au groupe de quatre dipoles 6, 7, 10 et 11, si cela est nécessaire. En pratique, un mode de fonctionnement différent peut se révéler plus avantageux. Initialement, toutes les seize antennes dipolaires peuvent être connectées de façon à former un unique groupe du troisième ordre comportant un unique amplificateur d'addition et de soustraction 70 fournissant les signaux de sortie. Dans ce cas, tous les amplificateurs d'addition et de soustraction , 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58 sont organisés de façon à consti- tuer les signaux d'entrée des quatre groupes du deuxième ordre pos- sédant chacun les amplificateurs d'addition et de soustraction 60, 61, 62 et 63 qui sont alimentés par les amplificateurs d'addition à 91. Ces amplificateurs d'addition et de soustraction sont eux- mêmes connectés à un réseau analogue d'amplificateurs d'addition 92 à 95 de façon à alimenter un unique amplificateur d'addition et de soustraction 70. Ainsi, en organisant de manière correcte des amplificateurs d'addition particuliers du réseau total des seize antennes, on peut faire en sorte que les signaux de sortie de l'amplificateur d'addition et de soustraction 70 représentent un unique signal de somme T pour le réseau dans son entièreté; un signal d'azimuth de différence lA et un signal d'élévation de dif- férence A E. Ces signaux représentent l'information relative au cône d'angle solide qui est couvert par les seize antennes. Cette confi- guration est particulièrement utile lorsqu'il est demandé au réseau dipolaire de couvrir un angle solide très grand dans l'espace. Cette situation peut s'appliquer avant l'acquisition ou la détection d'une cible possible dont la position initiale nmest pas connue. Dès qu'une cible a été détectée, elle est suivie par tout le réseau d'antennes dipolaires et, au moyen des prédictions de son déplacement, il est possible de choisir parmi les quatre groupes du deuxième ordre possibles un groupe du deuxième ordre particulier, par exemple les dipoles 1, 2, 3, 5, 6, 7, 9, 10 et 11. Le déplacement à l'intérieur de cette aire plus limitée est ensuite contrôlé à l'aide du seul réseau du deuxième ordre désigné comportant neuf antennes dipolaires. Ceci donne un plus grand degré de précision, puisque tout calculateur de signaux associé prendra en considération un angle solide plus petit. Finale- ment, lorsque la cible continue à se déplacer dans un groupe du premier ordre particulier, le contr6le peut être passé des neuf dipoles qui constituent le groupe du deuxième ordre au groupe du premier ordre approprié constitué de quatre dipoles seulement. Ceci permet de suivre une cible mobile avec une précision très élevée pendant les phases finales d'une opération de poursuite. Les figures 2 et 3 se rapportent à un réseau linéaire d'antennes, comprenant seulement les cinq antennes 101 à 105, mais, si cela est nécessaire, il est possible deen rajouter. La figure 3 montre les diagrammes directionnels résultant des signaux de somme et des signaux de différence L, sachant qu'il est plus facile de représenter schématiquement ces diagrammes pour un réseau linéaire. Le signal de différence peut être associé à l'élévation, à l'azimuth ou à quelque autre plan. De la même manière que pour la figure 1, les antennes sont connectées via des amplificateurs d'addition et de différence 106 à 115 disposés en cascade à une sortie 116 à laquelle les deux signaux de sortie finals 1 et A du réseau considéré dans son ensemble sont obtenus. Le signal de sortie de l'amplificateur 106 présent sur la borne 117 est constitué des signaux T et / des deux antennes 101 et 102, et les signaux sont indiqués par les lignes a de la figure 3 - les signaux de différence sont représentés par les lignes en trait interrompu et les signaux de somme par les lignes en trait plein. De la même façon, le signal de sortie de l'amplificateur 110 est représenté par les lignes b de la figure 3 et celui de l'ampli- ficateur 113 par les lignes c. Ainsi, la largeur de faisceau et la couverture angulaire dépendent du nombre d'antennes dont les signaux de sortie sont combinés. On peut commander de la manière voulue le réseau d'antennes dipolaires, les amplificateurs d'addition et les amplifi- cateurs d'addition et de soustraction à l'aide de réseaux de commande simples dont le mode de fonctionnement découle directement de la description précédente. Bien que le réseau d'antennes puisse être monté sur une station au sol de façon à se trouver fixe par rapport à la terre et à couvrir une aire prédéterminée de l'espace, il n'est pas néces- saire que ceci soit le cas. Selon une autre-possibilité, le réseau d'antennes peut être monté sur un aéronef ou un missile et peut être utilisé pour suivre un autre corps mobile en déplacement par rapport à lui. Alors que ltinvention a été décrite de manière particulière en relation avec les antennes dipolaires, toute autre forme commode d'antenne peut être utilisée, par exemple de très petites antennes en cornets. L'invention peut être appliquée à un réseau d'antennes en étoile qui couvrent des angles solides prédétermines relativement au support sur lequel elles sont montées, et ceci distingue l'inven- tion des systèmes de réception dans lesquels un diagramme de réception est commandé électroniquement ou mécaniquement de façon à couvrir tout angle voulu dans l'espace. Ainsi, dans l'invention, un grand nombre de diagrammes de réception prédéterminés sont disponibles, chacun pointant dans une direction différente de l'espace, et le diagramme qui est le plus approprié aux circonstances est choisi pour être utilisé. En choisis- sant des nombres différents d'antennes pour contribuer au traitement de l'information, c'est-à-dire en choisissant un groupe de l'ordre voulu, il est possible de modifier le diagramme de réception de façon à obtenir une largeur de faisceau ajustée. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir des systèmes dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système de réception de signaux de haute fréquence, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs antennes ae réception distinctes (1 à 16) disposées en un réseau, les antennes étant organisées en groupes dans lesquels une antenne donnée peut faire partie de plus d'un groupe, les éléments d'un groupe étant intercon- nectés de façon à pouvoir être mis en service dans des modes de somme et de différence; un moyen permettant d'interconnecter plusieurs groupes afin de former un ensemble plus grand, les groupes consti- tuants de cet ensemble plus grand étant conçus pour présenter des signaux audit ensemble plus grand, lequel est lui-même apte à être mis en service dans des modes de somme et de différence. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réseau consiste en une seule ligne d'éléments. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réseau est bidimensionnel. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque groupe est constitué de quatre antennes. 5. Système selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les antennes distinctes sont disposées en un réseau matriciel régulier. 6. Système de réception de signaux de haute fréquence, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs antennes réceptrices (1 à 16) disposées en un réseau plan constitué de groupes du premier ordre comprenant chacun quatre antennes interconnectées de façon à pouvoir être mises en service dans des modes de somme et de diffé- rence; les groupes étant organisés en plusieurs groupes du deuxième ordre, chaque groupe du deuxième ordre comprenant quatre groupes du premier ordre, chacun conçu pour représenter des signaux d'entrée au groupe du deuxième ordre dont ils font partie de façon à pouvoir être mis en service dans des modes de somme et de différence. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque groupe du premier ordre comporte quatre amplificateurs d'addition (20 à 27) connectés de façon à recevoir le signal d'entrée venant de deux entrées adjacentes. 8. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque groupe du premier ordre comporte un amplificateur d'addi- tion et de différence (50 à 54), la nature de son signal de sortie étant fonction de la combinaison des quatre amplificateurs d'addition associés qui sont destinés à lui fournir des signaux d'entrée. 9. Système selon la revendication 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que chaque groupe du deuxième ordre comporte un autre ampli- ficateur d'addition et de différence conçu pour recevoir des signaux d'entrée de la part des quatre amplificateurs d'addition et de dif- férence qui font partie de ses quatre groupes du premier ordre cons- titutifs, via quatre amplificateurs d'addition dont chacun reçoit deux signaux d'entrée de la part des quatre amplificateurs d'addition et de différence. 10. Système selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que quatre groupes du deuxième ordre sont organisés en un groupe du troisième ordre conçu pour recevoir des signaux d'entrée de la part de chaque groupe du deuxième ordre afin de pouvoir être mis en service dans des modes de somme et de différence.