Brevet FR2655789A1 — publié le 19910614

La présente invention se rapporte à un dispositif pour générer un signal modulé en fréquence du genre "signal de rampe", ce dispositif utilisant une génération par filtre dispersif ou une génération numérique. Des générateurs de ce type sont utilisés principalement d'une part dans les dispositifs de "compression d'impulsion" qui équipent la quasi-totalité des radars modernes, et d'autre part dans les analyseurs de spectre dits les "transformateurs de FOURIER" qui mettent en oeuvre l'algorithme connu sous le nom de Chirp Transform". Le fonctionnement de ces dispositifs inclut la génération d'un ou plusieurs signaux, de durée T déterminée, modulés en fréquence selon une loi linéaire ou non, et que, pour simplifier, l'on appelera dans ce qui va suivre "signaux de rampe". Il existe actuellement deux grands procédés principaux pour générer des signaux de ce type. Un premier procédé, qui est de loin le plus rapide à l'heure actuelle, consiste à utiliser un filtre dispersif à ondes de surface, ou filtre dispersif SAW. Il s'agit d'un filtre analogique, par exemple du type "RAC", comportant deux voies acoustiques munies de sillons gravés à 45 degrés. De tels filtres à ondes de surface sont par exemple décrits dans l'article de Messieurs R.C. Williamson et H.L. Smith "Large time bandwidth product surface wave pulse compressor employing reflective gratings", paru dans la revue britannique "Electronics Letters", volume 18, N016, Août 1972, pages 401 et 402. Le deuxième procédé est le procédé de génération numérique, qui est moins rapide mais plus précis que le précédent, et qui utilise soit la lecture de deux mémoires PROM correctement programmées, avec une voie en phase et une voie en quadrature, ces deux lectures étant suivies de conversions numérique/analogique, avec addition de ces deux voies (soit en bande de base, soit après modulation de porteuse), soit qui utilise une chaîne apte à effectuer à chaque instant le calcul du signal à générer, une telle chaîne comportant successivement : un compteur recevant un signal d'horloge, un accumulateur de phase fournissant la phase, une table fournissant le sinus ou le cosinus de cette phase, et enfin un convertisseur numérique/analogique de sortie. Ces générateurs connus présentent quelques inconvénients. S'agissant des générateurs utilisant un ou plusieurs filtres à ondes de surface, ils engendrent des fréquences parasites qui sont dues aux défauts de fonctionnement de ces filtres, dont : la fuite directe, l'écho de triple transit, et les réflexions sur les bords des substrats. Certains de ces signaux parasites, comme l'écho de triple transit, ont un retard supérieur à celui, T, du signal voulu, et se retrouvent par suite dans les récurrences suivantes. Au niveau du signal de sortie des dispositifs de compression et des transformateurs de FOURIER, il en résulte la présence de lobes secondaires, de niveau élevé et lointains en temps, dont l'origine est liée aux parasites qui sont véhiculés par le signal modulé en fréquence ; et un niveau de bruit élevé de part et d'autre de l'impulsion comprimée dû au bruit véhiculé par le signal modulé en fréquence (bruit dû au composant SAW et bruit électronique confondus). Ces deux phénomènes pénalisent la dynamique instantanée des systèmes. S'agissant d'un générateur numérique, d'une part la conversion numérique/analogique introduit un "bruit" de quantification, d'autre part la modulation d'une porteuse génère des signaux parasites, tels que fuite sur porteuse et fréquence image. Il apparaît donc finalement que, quelle que soit la façon, analogique ou numérique, dont est générée le signal de rampe, il y a introduction de fréquences parasites engendrant des phénomènes préjudiciables au dispositif utilisant ce signal de rampe. L'invention vise à remédier à ces inconvénients. Elle se rapporte à cet effet à un générateur de signal modulé en fréquence du genre "signal de rampe", ce générateur utilisant un dispositif de génération de ce signal par filtre dispersif ou un dispositif de génération numérique, et comportant en outre un filtre suiveur qui est centré sur la fréquence instantanée du signal utile et dont la bande passante est suffisamment étroite pour rejeter les fréquences parasites engendrées par ce filtre dispersif ou par ce dispositif de génération numérique, ce filtre suiveur étant constitué par une boucle à verrouillage de phase dont la référence est constituée par le signal utile issu de ce filtre dispersif ou de ce dispositif de génération numérique. Avantageusement, cette boucle à verrouillage de phase reçoit en outre une tension variable de prépositionnement qui est générée extérieurement de manière à commander l'oscillateur commandé en tension (ou V.C.O.) de la boucle à verrouillage de phase pour qu'il fournisse, indépendamment du signal de référence précité, un signal de sortie modulé en fréquence et sensiblement identique, à la précision du V.C.O. près, au signal de rampe utile désiré. De toute façon, l'invention sera bien comprise, et ses avantages et autres caractéristiques ressortiront, lors de la description suivante d'un exemple non limitatif de réalisation, en référence au dessin schématique annexé dans lequel - Figure 1 montre l'emplacement de ce générateur dans un système de compression d'impulsion - Figure 2 montre de même l'emplacement de ce générateur dans la partie multiplication - convolution d'un transformateur de FOURIER ; et - Figure 3 est un schéma synoptique du filtre suiveur qui, conformément à l'invention, équipe ce générateur. En se reportant à la figure 1, il s'agit d'une installation radar, aujourd'hui très courante, dite "à compression d'impulsion". L'impulsion radar 1 est appliquée en 2 à un bloc électronique 3 comportant un filtre dispersif SAW apte à transformer l'impulsion fine 1 en un signal 5 de durée T et modulée linéairement en fréquence, et que l'on appellera "signal de rampe" (bien que cette application soit en réalité plutôt utilisée dans les analyseurs de spectre du genre Transformateur de FOURIER), puis à l'émetteur 4. Ce signal 5 est émis par l'antenne émettrice 6 vers la cible 7, sur laquelle il se réfléchit pour être, en retour, capté par l'antenne réceptrice 8 de l'installation (qui peut d'ailleurs être confondue avec l'antenne émettrice 6). Le signal reçu est alors appliqué à un bloc électronique de réception 9, qui comporte dans cet exemple un filtre dispersif SAW complémentaire de celui contenu dans le bloc 4 (c'est à dire de courbe fréquence/retard identique mais de pente de signe contraire), et qui est donc apte à retransformer le signal de rampe 5 en une impulsion "fine" dont l'allure réelle est représentée en 10. Le générateur de signal de rampe concerné par 1 invention est donc, dans cet exemple d'application, le bloc électronique 3 (ou, au moins, contenu dans ce bloc électronique). En se référant à la figure 2, il s'agit de la partie multiplication-convolution d'un analyseur dit "transformateur de FOURIER". Le signal électrique à analyser est appliqué en 11 à un multiplicateur qui reçoit sur son autre entrée 13 un signal de rampe semblable au signal 5 de la figure 1, et généré par une impulsion fine appliquée à un filtre dispersif SAW 15, suivi d'un bloc électronique 16 comportant (ou constituant) le dispositif de l'invention. De manière classique, ce multiplicateur est suivi d'un autre filtre dispersif SAW 17 et d'un bloc électronique de sortie 18. Le dispositif de l'invention sera maintenant explicité à l'aide de la figure 3. Ce dispositif comporte un dispositif classique 19 de génération du signal de rampe 20, comportant par exemple un filtre dispersif SAW, attaqué par une impulsion fine, ou impulsion de DIRAC, 37, et incluant une électronique classique (dont, par exemple, un amplificateur, un filtre, ainsi qu'éventuellement un Contrôle Automatique de Gain). Conformément à l'invention, ce bloc générateur classique 19 est utilisé comme signal de référence d'une boucle à verrouillage de phase 21 (qui, comme on le sait, est un filtre-suiveur), dont la boucle de retour comporte un filtre 22 à bande suffisamment étroite pour rejeter les fréquences parasites (écho de triple-transit, fuite directe, écho de bord) engendrées par le filtre dispersif SAW contenu dans le bloc 19, et dont l'oscillateur Commandé en Tension, ou V.C.O., 23, reçoit une tension de prépositionnement 24 en dents de scie, apte à commander ce V.C.O. pour que sa tension de sortie 25 suive la même loi linéaire de variation de fréquence que celle suivie par le signal de rampe 20. Plus précisément, le signal de sortie 25 du V.C.O. 23 est partiellement capté en 26 par un coupleur, pour être appliqué, après passage par un diviseur de fréquence par N 27 dont l'intérêt sera expliqué ci-après, à une première entrée d'un comparateur de phase 28, dont l'autre entrée reçoit le signal de rampe 20. Le signal d'erreur en 29 est appliqué, via le filtre de boucle précité 22, à un additionneur 30 qui reçoit sur son autre entrée le signal 24, et dont la sortie 31 constitue la tension de commande du V.C.O. 23. Le signal de prépositionnement 24 peut être généré de manière purement analogique, mais, à titre illustratif, il s'agit dans ce cas de figure d'un générateur numérique comportant une mémoire PROM 33 adressée en 34 et dont les informations extraites en 35 sont converties en signal 24 par un convertisseur numérique/analogique 36. Prépositionnée par le signal 24, la boucle 21 s'accroche sans difficulté sur le signal 20, qu'elle recopie avec une bande étroite imposée par le filtre 22 le signal finalement obtenu en 25 est donc le signal de rampe 20, affranchi de toutes les fréquences parasites qui sont rejetées par le filtre de boucle 22. Par ailleurs, la bande de fréquences couverte par le signal de rampe qui sort effectivement en 25 est, en raison du diviseur de fréquences par N 27, multipliée par ce même facteur N, ce qui est très avantageux du point de vue économique car, pour obtenir ce même résultat sans la boucle à verrouillage de phase 21, il faudrait utiliser un multiplicateur de fréquence par N, qui est un composant beaucoup plus onéreux qu'un diviseur de fréquence par N. Comme il va de soi, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit. C'est ainsi, que le diviseur par N 27, qui n'est placé sur la figure 3 qu'à titre d'illustration d'un avantage supplémentaire de l'invention, pourrait être omis si l'on ne souhaite pas élargir la bande de fréquences du signal de rampe. Le signal de prépositionnement 24 pourrait à la rigueur être supprimé avec cependant pour conséquence un filtrage moins sélectif. C'est ainsi également que ce signal de prépositionnement 24 peut être appliqué en tout autre endroit compris entre le comparateur 28 et le V.C.O. 23. La forme du signal de prépositionnement est évidemment fonction de l'endroit où celui-ci est injecté dans la boucle. Le filtre 22 comporte avantageusement un dispositif d'élargissement de bande de fréquences pour accélérer le repositionnement du VCO 23 lors du retour (front de descente) de la dent de scie 24, un tel dispositif étant connu en soi. REVENDICATIONS 1 - Générateur de signal modulé en fréquence du genre "signal de rampe" (5), utilisant une génération par filtre dispersif ou une génération numérique, caractérisé en ce qu'il comporte un filtre-suiveur (21) qui est centré sur la fréquence instantanée du signal utile et dont la bande passante est suffisamment étroite pour rejeter les fréquences parasites engendrées par ce filtre dispersif ou cette génération numérique, ce filtre-suiveur étant constitué par une boucle à verrouillage de phase dont la référence (20) est constituée par le signal utile issu de ce filtre dispersif (19) ou de cette génération numérique. 2 - Générateur de signal de rampe selon la revendication 1, caractérisé en ce que cette boucle à verrouillage de phase (21) reçoit en outre une tension variable de prépositionnement (24) qui est générée extérieurement de manière à commander l'oscillateur commandé en tension (23) de cette boucle à verrouillage de phase pour qu'il fournisse, indépendamment du signal de référence précité (20), un signal de sortie modulé en fréquence et sensiblement identique, à la précision de cet oscillateur commandé en tension près, au signal de rampe utile désiré. 3 - Générateur de signal de rampe selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la boucle à verrouillage de phase 21 comporte, dans son circuit de retour, un diviseur de fréquences (27) apte à entraîner un élargissement de la bande de fréquences couverte par ce signal de rampe. 4 - Générateur de signal de rampe selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le filtre de boucle (22) de ladite boucle à verrouillage de phase (21) comporte un dispositif apte à élargir la bande de fréquences, afin d'accélérer le repositionnement de l'Oscillateur Commandé en Tension (23) de cette boucle (21) lors du front de descente du signal de prépositionnement (24). 5 - Dispositif à compression d'impulsion (4 à 9), caractérisé en ce qu'il comporte un générateur de signal de rampe (3) selon l'une des revendications 1 à 4. 6 - Analyseur de spectre du genre "transformateur de FOURIER", caractérisé en ce que sa partie "multiplication-convolution" (11 à 18) comporte un générateur de signal de rampe (15, 16) selon l'une des revendications 1 à 4.