Brevet FR2687792A1 — publié le 19930827

i Cette invention concerne un radar de bruit, c'est-à-dire un radar dans Lequel le signal émis est codé par un code aléatoire ou du type bruit Un tel code peut être un code pseudo-aléatoire long, par exemple plus grand que 1000 ou, de préférence, plus grand que 10 000 bits Le radar de bruit possède un certain nombre d'avan- tages Il peut utiliser une émission à grande largeur de bande qui donne une bonne résolution de portée et de bonnes capacités anti- brouillage, ainsi qu'une faible probabilité d'être détectée Il peut également obtenir un bas degré d'ambiguïté dans la détermi- nation de la vitesse et de la distance d'une cible Le radar de bruit peut aussi permettre d'utiliser une faible puissance de crête qui réduit encore la probabilité de la détection. Dans un radar de bruit connu, un signal émis continu est codé, ordinairement codé en phase, en séquences pseudo-aléatoires de longue durée Dans le récepteur, le signal reçu est corrélé à une version retardée du signal transmis afin de donner une indication de la présence de La vitesse d'une cible à une distance correspon- dant au retard Toutefois, Les radars de bruit ont jusqu'ici été peu utilisés parce que la fuite, directement dans le récepteur et indirectement depuis une image de fond à faible distance, du signal émis limite les performances du radar aux longues distances comme c'est le cas avec tous les radars à ondes continues De plus, il est nécessaire d'utiliser des antennes distinctes d'émission et de réception: autrement la quantité de fuite serait intolérable. Le radar de bruit ne doit pas être confondu avec le radar à impulsions codées en phase o les impulsions émises sont codées en phase afin de permettre une compression d'impulsions et, ainsi, une bonne résolution de portée Dans un radar à impulsions codées en phase, on utilise la synchronisation relative des impul- sions émises et reçues pour indiquer la distance Ce procédé convient moins pour donner une faible ambiguïté dans la détermination de la vitesse et de la distance d'une cible que ne le fait un radar de bruit. Un but de l'invention est de fournir tous les avantages d'un radar de bruit tout en éliminant les inconvénients susdits. Cette invention propose un radar de bruit comprenant un moyen permettant de produire à répétition un code comprenant une séquence de chiffres et un moyen permettant d'émettre, pendant chaque séquence, des impulsions d'énergie occupant des durées qui s'étendent chacune sur au moins un chiffre du code, et un moyen permettant de moduler L'énergie émise en fonction du signal de sortie prévalant du générateur. En pulsant l'énergie transmise de cette manière, on obtient une possibilité de recevoir, pendant les temps qui exis- tent entre les impulsions, le signal renvoyé, de manière à éliminer le problème de fuite ci-dessus posé De p Lus, dans les cas o l'on utilise un code pseudo-aléatoire, les parties de ce code s'appli- quant à chaque impulsion peuvent, si le générateur fonctionne en continu pendant et entre les impulsions, être rendues particulière- ment peu aptes à être prédites, ce qui réduit la probabilité de détection A cet effet, la fréquence de répétition des impulsions n'est pas de préférence un multiple entier de la fréquence de répétitions du code pseudo-aléatoire. On veut prévoir un moyen permettant de modifier la fréquence de répétitions des impulsions, par exemple, entre deux valeurs, afin de produire un décalage de fréquence; ou bien entre plus de deux valeurs L'effet ainsi obtenu est d'éviter les points aveugles sur la distance et, en outre, d'augmenter le caractère ci-dessus mentionné d'imprédictabilité Le changement de fréquence peut être de nature à diminuer la fréquence en augmentant La distance à examiner, et inversement, afin d'éliminer complètement toute ambiguïté sur la distance. Dans le récepteur, le code porté par le signal reçu est de préférence corrélé à un signal de sortie du générateur de code, après passage dans un dispositif à retard correspondant au retard d'aller et retour du signal émis Le signal de sortie du corréla- teur indique l'existence d'une cib Le ou d'une partie de cible à une distance qui correspond à ce retard On fait de préférence varier le retard par degré pour rendre le radar sensible à diffé- rentes distances en différents instants. _ 3 La description suivant, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 représente un radar de bruit conçu selon l'invention; les figures 2 A, 2 B et 2 C présentent des formes d'ondes de trois points respectifs de la figure 1. Comme on peut le voir sur les dessins, un dispositif de commande 1 contient une horloge marchant continuement 1 A qui fonctionne à une fréquence de 100 M Hz et excite des générateurs 2 et 23 de code pseudoaléatoire de manière continue jusqu'à ce qu'ils reçoivent une instruction de repositionnement Un signal de repo- sitionnement est appliqué à la ligne 3 à des intervalles de temps réguliers déterminés par un cadenseur l B Le signal de reposition- nement a pour effet immédiat de repositionner Le générateur de code 2 et, après un retard imposé en 1 C, de repositionner le géné- rateur de code 23 Le retard imposé en 1 C détermine la distance se trouvant en cours d'inspection Le générateur 2 de code pseudo- aléatoire produit un code tel que représenté très schématiquement sur la figure 2 A, o la vitesse de bit est montrée fortement réduite pour faciliter la représentation Ce code est délivré, sur une ligne 4, à un modulateur biphasé 5, o il module un signal de fréquence porteuse venant d'un oscillateur RF 6 afin de produire, sur une ligne 7, un signal modulé biphasé Celui-ci est amplifié en 8 et est passé à une fréquence de sortie plus élevée par mélange en 9 avec un signal d'oscillateur local produit par 10 via un diviseur 11 La bande latérale supérieure venant du mélangeur 9 passe dans un filtre 12 et est amplifiée en 13 avant d'être trans- mise à une porte 14 o elle est modulée par des impulsions produites sur une ligne 14 A en provenance d'un cadenseur 1 D du dispositif de commande 1 La porte 14 produit donc des impulsions telles que représentées sur la figure 2 B, o Les instants auxquels la phase change sont indiqués par les lignes verticales. Le signal de sortie de la porte 14 est transmis, via un circulateur 15,à une antenne 16, d'o il est émis vers une région à inspecter Les signaux ref Léchis par une cible ou plu- sieurs cibles dans cette région sont reçus par la même antenne et passent dans le circulateur 15 pour arriver à une deuxième porte 17 Celle-ci est actionnée par des signaux de déclenchement empruntant une ligne 17 A qui est délivrée par le cadenseur 1 D via un dispositif retardateur variable 1 E, le dernier étant sélectionné de façon qu'il permette au récepteur de fonctionner entre les impulsions émises et non pendant les impulsions émises. La porte 17 est donc amenée à laisser passer le signal reçu pendant les durée P de réception, comme présenté sur la figure 2 C Le signal de sortie de la porte 17 est amplifié en 18 et est ramené à une fréquence intermédiaire par mélange en 19 avec le signal d'oscillateur local La bande latérale inférieure est laissée passer par un filtre 20 et est amplifiée en 21 à un niveau appro- prié pour la corrélation dans un mélangeur 22 A. Le deuxième générateur 23 de code pseudo-aléatoire, qui est identique au générateur 1 est synchronisé par les mêmes signaux d'horloge que ceux qui synchronisent le générateur de code 2 De cette manière, le générateur de code pseudoaléatoire 23 est amené à fonctionner de manière continue comme le générateur 2. Son instant de départ est toutefois déterminé par le signal de repositionnement empruntant la ligne 24 qui est retardée par rapport à l'instant auquel le générateur 1 démarre Ce retard est imposé en 1 C et est sélectionné de façon à être égal à la durée du voyage aller et retour du signal qui doit être émis et renvoyé depuis une cible se trouvant à la distance qui est présentement sélectionnée pour inspection. Le signal de sortie du générateur de code pseudo- aléatoire 23 est utilisé en 26 pour effectuer la modulation biphasée d'un signal venant de l'oscillateur 6, lequel signal a subi un décalage de fréquence en 25, d'une quantité variable qui est fixée par un signal de commande empruntant une ligne 25 A, en fonction de la vitesse des cibles que l'on désire inspecter au moment présent Ce signal peut être délivré par un calculateur ou bien, dans une version simple de l'invention, il peut être fixé manuel- lement. Le signal de sortie du modulateur 26 est mélangé en 22 A avec les signaux renvoyés venant de 21 Le signal de sortie du mélangeur 22 A passe dans un filtre passe-bas 22 B et les signaux de retour venant des périodes d'impulsions successives sont intégrés en 22 C L'intégrateur 22 C peut être un filtre passe-bande ayant une largeur de bande qui est l'inverse du temps d'intégra- tion Selon une autre possibilité, il peut s'agir d'un dispositif de transformation de Fourier rapide numérique Les composants 22 A, 22 B et 22 C constituent un corrélateur par lequel une forme d'onde de sortie est produite en 22 D, l'amplitude de cette forme d'onde de sortie indiquant l'intensité du signal de retour et ses compo- santes de fréquence indiquant les composantes Doppler du signal reçu. Dans le système représenté, on notera que l'ambiguité de la détermination de la distance est imposée par la longueur du code et non par la fréquence de répétition des impulsions Pour réduire l'ambiguité de distance dans une plus grande mesure, on peut incorporer en 1 et en 23 plusieurs générateurs de code pseudo- aléatoire différents, ceux-ci étant conçus pour fonctionner en séquence et étant construits de façon à produire des codes ayant la même longueur ou des longueurs différentes On peut obtenir le même effet en utilisant des points de prise séquentiellement différents sur le registre à décalage des générateurs de code pseudo-aléatoire, mais, dans ce cas, les longueurs des codes seront toujours identiques Dans cette description, l'expression "séquence pseudo-aléatoire" vise à inclure une séquence de séquences pseudo- aléatoires différentes, par exemple produites de l'une des manières mentionnées dans le paragraphe immédiatement précédent. Il serait théoriquement possible de n'utiliser qu'un seul générateur de code, au lieu des deux représentés en 1 et 23 sur la figure 1 Il faudrait alors ajouter un dispositif retarda- teur numérique pour connecter la sortie de l'unique générateur de code au modulateur 26 Un tel montage se révèlerait, en pratique, difficile à mettre en oeuvre à l'aide de la technologie existante, puisqu'il faut un dispositif retardateur de peut-être 10 000 chiffres. Selon un autre mode de réalisation possible de l'inven- tion, il est prévu un certain nombre de corrélateurs et de modu- Lateurs, tels que ceux présentés en 22 et 26 Ils sont destinés à recevoir des signaux d'entrée en provenance de 21 et de 25 via des séparateurs Les signaux d'entrée appliqués aux différents modu- Lateurs sont pris sur un registre à décalage qui reçoit Le signal de sortie du générateur de code pseudo-aléatoire 23 L'effet obtenu est de donner des signaux de sortie simultanés en provenance de chaque corréLateur qui représentent des cibles se trouvant dans des ce Llules de distance différentes, qui sont contig Ues ou espacées. IL faut noter que le choix des durées pendant lesquelles les portes 14 et 17 sont ouvertes est fait dans le pur et simple but d'empêcher la fuite du signal émis dans le récepteur et d'empê- cher que les signaux de retour ne soient reçus en provenance de L'image de fond Ces durées d'"impulsions" n'ont pas d'importance pour la détermination de la distance, au contraire des impulsions produites dans un radar à impulsions codées en phase Le radar selon L'invention, représenté sur la figure 1, peut être verrouil Lé sur un radar à ondes continues interrompues. On peut obtenir une amélioration des performances en arrêtant la production de la séquence pseudo-aléatoire pendant des durées pendant lesquelles L'émission n'a pas Lieu Ceci permet d'étaler la séquence pseudo-aléatoire sur un plus grand nombre d'impulsions sans qu'il y ait répétition: ceci conduit à une amélioration de la distance dépourvue d'ambiguité De plus, l'ensemble du code produit en 23 est ensuite utilement corréLé en 22 avec Le signal reçu; ceci améliore les performances des lobes latéraux de distance. Si l'on souhaite suivre une cible se déplaçant rapidement vers le radar ou s'éloignant rapidement du radar, on ne peut pas compenser Le décalage Doppler appliqué en 25 sur la grande largeur de bande du signal reçu en ce qui concerne la compression ou la dilatation du code résultant du déplacement de la cible On peut résoudre ce prob Lème en dilatant ou en comprimant le code produit en 23 en uti Lisant une fréquence de signa L légèrement différente pour synchroniser le générateur de code pseudo-aléatoire 23 Ceci rend la durée de La séquence de code plus courte ou plus longue. Le dispositif de commande 24 permet d'obtenir des informations sur La vitesse et la distance de la cib Le qui sont nécessaires au déclenchement d'une séquence de poursuite sur une ligne 27, soit à partir de l'information donnée en 22 D, soit à partir d'un radar de surveillance distinct. Alors que le mode de réalisation représenté utilise une modulation biphasée, d'autres formes de modulation, comme une modulation quadriphasée peuvent aussi bien être employées Dans un système utilisant une modulation quadriphasée, chaque généra- teur de code 2 ou 23 serait remplacé par des générateurs de code jumeaux donnant des mots à deux chiffres qui définissent la modu- lation de phase appliquée au niveau de circuits équivalents aux circuits 5 et 26. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du radar 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 Radar de bruit, caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen ( 2, 23) permettant de produire à répétition un code comprenant une séquence de chiffres; un moyen ( 8, 9, 10) servant à émettre, pendant chaque séquence, des impulsions d'énergie occupant des durées qui s'étendent chacune sur au moins un chiffre du code, les impulsions ayant une fréquence de répétition d'impulsions régulière qui n'est pas un multiple entier de la fréquence de répétition dudit code; un moyen ( 8, 9, 10) permettant de changer ladite fréquence de répétition des impulsions; et un moyen ( 5) servant à moduler l'énergie émise en fonction du signal de sortie prévalant du générateur. 2 Radar selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque durée d'impulsions s'étend sur plus d'un chiffre. 3 Radar selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le générateur est un générateur de code pseudo-aléatoire. 4 Radar selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une horloge servant à synchroniser le générateur en continu pendant les impulsions et entre les impulsions. Radar selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une horloge conçue pour synchroniser le générateur et un moyen servant à empêcher que la synchronisation n'agisse entre les impulsions. 6 Radar selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un récepteur ( 18, 19) et une porte ( 17) de protection du récepteur servant à accepter le signal reçu pendant les durées existant entre les impulsions émises. 7 Radar selon la revendication 6, caractérisé en ce que la porte de protection du récepteur rejette le signal reçu pendant une durée faisant immédiatement suite à chaque impulsion émise afin d'exclure les signaux de retour venant de l'image de fond à courte distance. 8 Radar selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif retardateur servant à retarder le code et un corrélateur conçu pour corréler le code présent sur la sortie du dispositif retardateur avec le code porté par le signal reçu et retardé du fait du temps de transit nécessaire pour aller à la cible et en revenir. 9 Radar de bruit, caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen ( 2, 23) permettant de produire à répétition un code numérique; un moyen ( 8, 9, 10) servant à émettre des impulsions d'énergie occupant des durées qui s'étendent chacune sur au moins un chiffre du code, les impulsions ayant une fréquence de répétition d'impulsions régulière qui n'est pas un multiple entier de la fréquence de répétition dudit code numérique; un moyen ( 8, 9, 10) permettant de changer ladite fréquence de répétition des impulsions; et un moyen ( 5) servant à moduler l'énergie émise en fonction du signal de sortie codé du générateur. Radar de bruit selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen ( 18, 19) qui reçoit des signaux de retour du signal émis pendant les durées existant entre les émissions d'impulsions; et un moyen ( 22 A, 22 B, 22 C) qui corrèle le code porté par les impulsions reçues avec une version retardée du code de façon à donner une indication sur la présence ou l'absence d'une cible à une distance correspondant au retard.