Brevet FR2678110A1 — publié le 19921224

La présente invention concerne un appareil de réception ou d'émission qui comporte plusieurs éléments récep- teurs ou émetteurs qui possèdent des diagrammes de rayonnement tirant chacun leur origine d'un foyer Le diagramme de rayonnement d'un élément est sa distribution spatiale de gain, ou la varia- tion de la sensibilité ou du gain avec la position par rapport à l'élément Si les faisceaux élémentaires sont en nombre fixe, et qu'ils sont en outre fixes en forme et en position, l'utilité d'un réseau constitué de tels éléments est limitée. Un exemple d'un réseau d'éléments émetteurs chacun associés à un diagramme de rayonnement issu d'un foyer est repré- senté sur la figure 1 Les éléments, dont deux, E 1 et E 2, sont représentés, sont disposés dans le plan focal FP d'une lentille d'alumine L Les signaux émis par les éléments passent dans la lentille L et rayonnent depuis sa surface AP, qui correspond au plan d'ouverture d'un émetteur classique Plusieurs faisceaux sont formés qui sont chacun issus d'un élément se trouvant en un foyer, la lentille L ayant une action focalisante La direc- tion d'un faisceau dépend de la position respective du foyer dont il est issu Dans un autre, les éléments sont répartis dans un plan différent du plan focal, tel que celui indiqué par la ligne en trait interrompu P 2, qui, dans ce cas, constitue la surface postérieure de la lentille, et les phases des signaux sont, au niveau de ces éléments, agités de façon qu'il semble qu'ils viennent de points se trouvant dans le plan focal FP. Ainsi, il est possible d'associer plus d'un élément avec un diagramme de rayonnement issu d'un foyer. Selon un premier aspect de l'invention, il est proposé un appareil d'émission comprenant: plusieurs éléments émetteurs, associés chacun à un diagramme de rayonnement qui est issu d'un foyer; un moyen permettant de commander la pondé- ration d'amplitude des diagrammes de rayonnement particuliers; et un moyen permettant de diviser un signal afin de produire des signaux liés aux diagrammes de rayonnement pondérés parti- culiers pour obtenir au moins un faisceau composite à émettre ayant une répartition de gain spatiale voulue. Selon un deuxième aspect de l'invention, il est proposé un appareil de réception comprenant plusieurs éléments récepteurs, associés chacun à un diagramme de rayonnement qui est issu d'un foyer; un moyen permettant de commander la pondé- ration d'amplitude des diagrammes de rayonnement particuliers; et un moyen permettant de combiner des signaux reçus en rela- tion avec les diagrammes de rayonnement pondérés en amplitude afin d'obtenir au moins un faisceau composite qui possède une répartition de gain spatiale voulue. L'utilisation de pondérations d'amplitude pour les diagrammes de rayonnement, ce qui donne des signaux émis ou reçus pondérés en amplitude, autorise un haut degré de souplesse. Chacun ou quelques uns des diagrammes de rayonnement peuvent être soumis à des pondérations en amplitude, et seulement certains éléments de l'ensemble peuvent contribuer à constituer un certain faisceau composite Au moins certaines des pondérations en ampli- tude peuvent se ramener à l'unité, auquel cas un signal reçu ou émis n'est pas modifié, ou à zéro, ce qui l'annule entièrement, et ne l'inclut pas dans faisceau composite On peut également appliquer des pondérations négatives ou complexes. Lorsqu'un certain nombre d'éléments adjacents voit des pondérations en amplitude être appliquées à leurs diagrammes de rayonnement, le lobe principal du gain le plus grand peut être déplacé en diverses positions entre eux par variation des pondérations Le faisceau composite résultant, si l'on peut dire, de la pondération de diagrammes de rayonnement d'éléments adjacents d'un réseau peut représenter un faisceau de réception ayant une largeur de faisceau plus grande que celle des faisceaux élémentaires particuliers, ce qui donne un angle accru dans lequel le réseau peut effectuer une poursuite, bien qu'il y ait également une diminution du rapport signal-bruit. L'appareil d'émission selon l'invention peut être sensiblement identique à l'appareil de réception employé dans l'invention, bien que, naturellement, le circuit doive être adapté à une circulation de courant dans l'autre sens et des composantes unidirectionnelles inversées. De préférence, Les éléments sont disposés suivant un réseau bidimensionnel et, en outre, on préfère que le moyen permettant La pondération en amplitude comprenne un moyen qui applique des pondérations indépendantes pour les deux dimensions du réseau Ensuite, pour un réseau d'antennes constitué d'éléments disposés suivant un rectangle, on peut appliquer deux ensembles distincts de pondérations suivant des directions perpendiculaires pour représenter des pondérations en élévation et en azimut Ces deux ensembles pourraient être appliqués simultanément, ou bien un ensemble pourrait être appliqué, puis l'autre, lorsque les signaux pondérés sont combinés pour obtenir les faisceaux compo- sites. On préfère que l'appareil de réception tel que décrit ci-dessus comporte un moyen permettant d'obtenir quatre faisceaux composites à utiliser en poursuite mono-impulsion, bien que de nombreux autres types de poursuite puissent être mis en oeuvre, par exemple à L'aide d'un seul faisceau composite, en faisant varier Les pondérations pour faire varier la direc- tion de son plus grand gain De préférence, il est possible de faire varier isolément la pondération en amplitude de chaque diagramme de rayonnement. De préférence, Les éléments possèdent des diagrammes de rayonnement nominalement identiques bien que toute variation puisse être prise en compte lors de L'application des pondérations en amplitude. Selon un troisième aspect de l'invention, il est proposé un appareil de réception comprenant: un corps servant de substrat sur lequel sont présents plusieurs éléments récepteurs qui sont chacun couplés à un rayonnement de signal incident via une lentille commune; un moyen permettant de commander la pondé- ration en amplitude des signaux venant de chacun desdits éléments récepteurs; et un moyen permettant de combiner les signaux pondérés pour obtenir au moins un signal combiné Le corps servant de substrat peut former une partie de la lentille commune ou en être distinct En plus des éléments récepteurs présents sur le substrat, d'autres composants peuvent également être présents, par exemple une partie du circuit permettant de commander les pondé- rations en amplitude. La description suivante, conçue à titre d'illustra- tion de l'invention, vise à donner un meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 2 est un schéma simplifié de l'appareil selon l'invention; les figures 3 A et 3 B sont des schémas explicatifs; la figure 4 montre une partie de l'appareil de la figure 2 de manière plus détaillée; et la figure 5 montre une partie d'un autre appareil selon l'invention, o des références identiques sont utilisées pour désigner des parties identiques. Comme le montre la figure 2, un réseau d'antennes constitué d'éléments récepteurs I à 16 est formé dans un plan focal d'une lentille commune d'alumine qui focalise un rayonne- ment entrant sur le réseau en une position qui dépend de la direction de laquelle le rayonnement arrive Les éléments récep- teurs 1 à 16 sont des récepteurs dipolaires ayant des diagrammes de rayonnement nominalement identiques et sont placés sur une surface de la lentille commune Bien que, dans ce mode de réalisa- tion, ils soient répartis suivant un réseau rectangulaire dans un plan focal plat, il est possible d'envoyer des configurations plus complexes. Les éléments récepteurs 1 à 16 reçoivent des signaux r.f qui sont mélangés avec un signal d'oscillateur local les amenant à une fréquence intermédiaire Les diagrammes de rayonne- ment des éléments 1 à 16 subissent une pondération en amplitude et c'est pourquoi il est ainsi des signaux qui leur sont associés reçus par les éléments récepteurs 1 à 16, afin de produire quatre faisceaux composites A, B, C et D sur des lignes de sortie respectives 17 A, 18 B, 19 C et 20 D Les éléments sont pondérés séparément suivant les directions verticales et horizontales du réseau, que l'on pourra appeler l'élévation et l'azimut. L'information relative aux pondérations à appliquer pour obtenir chacun des quatre faisceaux composites finals A, B, C et D est transmise suivant les quatre canaux 21 A, 22 B, 23 C et 24 D et se sépare en information azimutale et en information d'élévation en 25, 26, 27 et 28. L'information azimutale est utilisée en 29, 30, 31 et 32 pour produire des pondérations d'amplitude azimutales, et l'information d'élévation est utilisée en 33, 34, 35 et 36 pour produire les pondérations d'élévation, et ainsi respectivement fournir les faisceaux composites A, B, C et D. On va maintenant décrire, en relation avec les figures 3 A et 3 B la manière dont les pondérations sont appliquées pour produire le faisceau composite A. Les éléments récepteurs 1 à 16 sont représentés sur la figure 3 A en même temps que les pondérations en amplitude pour l'azimut et l'élévation qui leur sont appliquées, et la figure 3 B montre les pondérations en amplitude résultantes, la position de la pondération indiquant l'élément récepteur auquel elle correspond Ainsi, les pondérations azimutales sont respec- tivement: O appliquée sur la ligne 37 (figure 1) aux éléments récepteurs 1, 5, 9 et 13; 1 appliquée sur la ligne 38 aux éléments 2, 6, 10 et 14; 2 appliquée sur la ligne 39 aux éléments 3, 7, 11 et 15; et 1 appliquée sur la ligne 40 aux éléments 4, 8, 12 et 16 De la même façon, les pondérations d'élévation sont appliquées sur la ligne 41 aux éléments 1, 2, 3 et 4; sur la ligne 42 aux éléments 5, 6, 7 et 8; sur la ligne 43 aux éléments 9, 10, 11 et 12; et sur la ligne 44 aux éléments 13, 14, 15 et 16. Comme on peut le voir, les éléments récepteurs 1, 2, 3, 4, 5, 9 et 13 ont une pondération résultante valant 0, puisque des pondérations en azimut et élévation valant O sont appliquées les lignes 37 et 41 L'élément récepteur 11 a une pondération de 4 en raison de la pondération azimutale de 2 existant sur la ligne 39 et de la pondération en élévation de 2 sur la ligne 43. Ainsi, les signaux reçus par les éléments récepteurs 6, 7, 8, 1 lo 11, 12, 14, 15 et 16 sont pondérés selon ces pondérations, puis sont appliqués sur les lignes 45, 46 et 47 à un circuit d'addition 48 o ils sont combinés pour produire le faisceau composite A qui possède le gain le plus grand dans la région du réseau occupée par l'élément récepteur 11. Les faisceaux B, C et D sont formés par application d'autres pondérations aux signaux reçus Par exemple, on peut obtenir le faisceau composite B en appliquant des pondérations azimutales valant 1, 3, 1, O sur les lignes 49, 50, 51 et 52 respectivement; et des pondérations en élévation valant 0, 1, 3, 1 sur les lignes 53, 54, 55 et 56 respectivement, de sorte que l'on obtient alors un faisceau auquel les signaux reçus par les éléments récepteurs 5, 6, 7, 9, 10, 11, 13, 14 et 15 contri- buent. Les signaux reçus par chaque éLément peuvent contri- buer à plusieurs faisceaux composites dans des proportions diffé- rentes En faisant varier les pondérations d'amplitude, on peut modifier les propriétés des faisceaux composites. Une manière suivant laquelle les pondérations peuvent être appliquées à un signal reçu est illustrée sur la figure 4. Ceci montre une partie d'un réseau de pondération 57, au niveau de l'élément récepteur 10, associé avec le faisceau composite A. La pondération azimutale, qui,dans ce cas, est 1, est appliquée sous forme numérique, sur la ligne 38, laquelle est constituée de quatre lignes 58, 59, 60 et 61, au circuit Az de pondération azimutale, et la pondération d'élévation, qui vaut 2, est appliquée sur la ligne 43 (laquelle comprend également quatre lignes 62, 63, 64 et 65) à un circuit E 1 de pondération d'élévation Le signal à pondérer est reçu de L'élément 10 via la ligne 66. Les lignes 58, 59, 60 et 61 peuvent transporter une valeur I ou une valeur O Lorsqu'une ligne transporte une valeur 1, un transistor qui lui est associé commute à l'état conducteur et un courant circule dans des résistances, ce qui fait varier le signa L à pondérer d'une quantité appropriée Pour une pondération de valeur 1, la ligne 58 transporte une valeur 1 et les lignes restantes transportent des valeurs O Le signal reçu par l'éLément 10 est pondéré par 1, puis le signal pondéré est transmis suivant la ligne 67 via un amplificateur tampon 68 en vue d'une pondération d'élévation quelconque devant être appliquée dans le circuit E 1 de pondération d'élévation L'amplificateur tampon 68 est néces- saire pour transformer le signal de sortie du circuit Az de pondération azimutale, qui se trouve à une impédance élevée, en une faible valeur adaptée à la faible impédance d'entrée du circuit E 1 de pondération d'élévation. Lorsqu'il faut appliquer une pondération d'éléva- tion de valeur 2, une valeur 1 est transportée par la ligne 63 et des valeurs O par les autres lignes Ainsi, le signal trans- porté par la ligne 45 jusqu'au circuit d'addition 48 se voit appliqué des pondérations d'azimut et d'élévation Le signal non pondéré est transmis suivant une ligne 69 pour être de nouveau traité de manière analogue vis-à-vis des pondérations associées avec les autres faisceaux composites B, C et D. Alors que, dans ce mode de réalisation, les pondé- rations d'azimut et d'élévation sont appliquées avant que les signaux des éLéments récepteurs soient combinés dans les circuits d'addition, selon un autre mode de réalisation, on applique les pondérations d'élévation avant que les signaux soient transmis aux circuits d'addition o les pondérations azimutales sont ensuite appliquées, ou inversement. Un autre mode de réalisation représenté sur la figure 5 permet d'appliquer des pondérations négatives, ce qui est utile lorsqu'il faut avoir un faisceau présentant une diffé- rence angulaire L'appareil est analogue à celui décrit ci- dessus, mais comporte un circuit supplémentaire auquel un signal est appliqué avant d'être délivré, via la ligne 66, au circuit Az de pondération azimutale Il est d'abord appliqué via la ligne 70 à un circuit comprenant un étage 71 à transistors à paire à longue queue et deux transitors à charge d'émetteur 72 et 73 Les signaux de sortie de ce circuit, empruntant des lignes 74 et 75, sont le signal de la ligne 70 en phase et en opposition de phase, à savoir qu'un signal de sortie est opposition de phase, à 180 , vis-à-vis de l'autre Ces signaux sont appliqués à la porte OU 76 qui est commandée par un signal qui lui est appliqué sur une ligne 77, laquelle est parallèle aux lignes 58, 59, 60 et 61, via une ligne 78 Lorsqu'une valeur O est appliquée à la ligne 77, un premier signal de sortie est choisi et, lorsqu'une valeur 1 est appliquée, l'autre signal de sortie est choisi Ainsi, le signal appliqué au circuit Az de pondération azimutale est "positif" ou bien "négatif", c'est-à-dire respectivement en phase ou en opposition de phase vis-à-vis du signal appliqué sur la ligne 70. Une pondération négative peut de même être appliquée dans l'autre sens, avant que le signal pondéré en azimut ne soit appliqué au circuit E 1 de pondération d'élévation. Dans certaines applications, les éléments 1 à 16 de la figure 1 ont deux signaux de sortie, qui sont respectivement proportionnels au rayonnement incident en phase et en quadrature de phase vis-à-vis de la référence de l'oscillateur local qui produit la fréquence intermédiaire Selon une première manière, ces signaux de sortie sont multipliés séparément par des fonctions de pondération en azimut et élévation, comme précédemment décrit. Selon une autre possibilité, des facteurs de pondérations complexes sont appliqués Ceci nécessite quatre circuits multiplicateurs à chaque circuit de pondération tels que le circuit 57, pour chacun des faisceaux composites, et deux ensembles de lignes de commande, à raison d'une pour la partie réelle et d'une pour la partie immaginaire de chaque facteur de pondération Le facteur de pondération complexe A + i B est représenté par exemple par quatre bits d'amplitude et un bit de signe pour A, et de même pour B Si les signaux de sortie de l'amplificateur sont P et Q, le produit complexe (P + i Q) (A + i B) est donné par (PA QB) et (PB + QA), représentant respectivement la partie réelle et la partie imaginaire du produit Deux lignes de sortie, transportant la partie réelle et la partie imaginaire du produit, sont nécessaires. Le circuit voulu pour appliquer les pondérations peut également être présent à la surface de la lentille ou peut être présent sur un substrat distinct. Une limitation des modes de réalisation ci-dessus indiqués est le choix des pondérations disponibles, qui doivent être des multiples des ensembles des valeurs appliquées On peut dépasser ceci en addressant séparément chaque élément récepteur, bien qu'il faille alors introduire un circuit beaucoup plus important. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du dispositif dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Appareil d'émission, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs éléments émetteurs ( 1 à 16) associés chacun à un diagramme de rayonnement qui est issu d'un foyer; des moyens ( 29 à 32, 33 à 36) permettant de commander la pondération d'ampli- tude des diagrammes de rayonnement particuliers; et des moyens ( 48) permettant de diviser un signal afin de produire des signaux reliés aux diagrammes de rayonnement pondérés particuliers pour obtenir au moins un faisceaux composite (A, B, C, D) devant être -émis ayant une répartition de gain spatiale voulue. 2 Appareil de réception, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs éléments récepteurs ( 1 à 16) associés chacun à un diagramme de rayonnement qui est issu d'un foyer; des moyens ( 29 à 32, 33 à 36) permettant de commander la pondération en amplitude des diagrammes de rayonnement particuliers, et des moyens ( 48) permettant de combiner des signaux reçus qui sont reliés aux diagrammes de rayonnement pondérés en amplitude pour produire au moins un faisceau composite (A, B, C, D) ayant une distribution de gain spatiale voulue. 3 Appareil de réception, caractérisé en ce qu'il comprend: un corps servant de substrat sur lequel sont présents plusieurs éléments récepteurs ( 1 à 16) couplés chacun à un rayon- nement de signal incident via une lentille commune; des moyens ( 29 à 32, 33 à 36) permettant de commander la pondération en amplitude des signaux venant de chacun desdits éléments récepteurs; et des moyens ( 48) permettant de combiner les signaux pondérés pour obtenir au moins un signal combiné (A, B, C, D). 4 Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque diagramme de rayonnement a une direction fixe dans l'espace qui est déterminée par un moyen de focalisation de faisceau. Appareil selon la revendication 1, 2 ou 4, carac- térisé en ce que les éléments sont disposés suivant un réseau bidimensionnel. 6 Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens permettant de commander la pondération en amplitude comprennent des moyens ( 29-à 36) permettant d'appliquer des pondérations indépendantes suivant les deux dimensions du réseau. 7 Appareil selon l'une quelconque des revendications 2, 4, 5 et 6, caractérisé en ce que l'on obtient quatre faisceaux composites à utiliser en poursuite mono-impulsion. 8 Appareil selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 4, 5, 6 et 7, caractérisé en ce que les éléments sont répartis dans le plan focal d'une lentille. 9 Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que la lentille est en alumine. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les éléments ont des diagrammes de rayonnement nominalement identiques. 11 Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'on peut faire varier de manière singu- lière la pondération en amplitude de chaque diagramme de rayonnement.